ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дистилляция из "Массопередача" Расчет числа теоретически идеальных тарелок, необходимых для работы абсорбера или десорбера (см. раздел 9.5), очень сходен с вычислениями числа единиц переноса, которые уже были описаны. Действительная высота насадочной колонны не известна до тех пор, пока не получены сведения о конкретной скорости межфазного переноса, выраженной через коэффициент абсорбции или через высоту единицы переноса. Аналогично нельзя определить и число истинных тарелок, пока мы не будем знать скорость межфазного переноса на каждой реальной тарелке. Такую информацию обычно выражают через эффективность тарелки . [c.527] Простейшее определение эффективности тарелки применительно к расчету колонны заключается в нахождении общей эффективности тарелки Е. Эта величина равна отношению числа теоретических тарелок, требуемых для обеспечения данной степени разделения, к числу необходимых действительных тарелок. Если число теоретических тарелок определено, то его делением на Е рассчитывают число действительных тарелок. Общая эффективность тарелки не превышает 100 %, за исключением особых случаев. [c.528] Эффективность тарелки по Мерфри [34 ] более непосредственно связана с сопротивлением меж( )азной диффузии на тарелках. [c.528] Причем У м — мольная доля в газовой фазе, отвечающая равновесию с жидкостью, которая стекает с тарелки. В данном случае %= КХм, где К — константа равновесия. [c.529] Пример 9.15. Диоксид углерода поглощается из содержащего водород газа под давлением в тарельчатой колонне с использованием водного раствора диэтаноламина в качестве абсорбента. Температура, давление и степень конверсии раствора амина таковы, что заметного давления паров СОа над жидкостью в состоянии равновесия не наблюдается. Требуется определить число реальных тарелок, необходимых для уменьшения содержания диоксида углерода в водороде с 10 до 1 % по объему. Эффективность на каждой тарелке по Мерфри принимается равной 25%. Задачу решить а) графически и б) аналитически. [c.529] Решение. Согласно условиям задачи, кривая равновесия совпадает с осью X. [c.529] Уточнять значения отношения потоков, входящих в уравнение (9.163), не нужно, поскольку параметр входит только в комбинации с т и поэтому его влияние в рассматриваемом случае отсутствует. [c.529] Вертикальный шаг каждой ступени заканчивается на прямой линии, которая проходит через точки 0,75Кг и 0,7ЪУ . Эту линию можно рассматривать как фиктивную линию равновесия, которой следует пользоваться, как если бы действительные тарелки служили теоретическими. Аналогичная операция построения с применением фиктивной линии равновесия может производиться даже, если рабочая и равновесная линии являются кривыми [2]. [c.530] Следует заметить, что понятия теоретической тарелки и общей эффективности тарелки в данном случае не имеют физического смысла. Одной теоретической тарелки оказалось бы более чем достаточно для достижения требуемой степени абсорбции. Если бы ступень, соответствующая теоретической тарелке, начиналась на нижнем конце рабочей линии, то при любом конечном значении общей эффективности тарелки ступень заканчивалась бы на верхнем конце указанной линии. [c.530] Здесь Коа — коэффициент массопередачи между газом и жидкостью, отнесенный к газовой фазе а — площадь поверхности контакта фаз, приходящаяся на единицу объема Р — общее давление Y — мольная доля абсорбированного компонента в газовой фазе на высоте h / (,. [c.530] Как следует из рис. 9.47, основанного на уравнении (9.173), локальная эффективность тем больше, чем меньше сопротивление каждой из фаз. [c.531] Состав жидкости обычно принимают однородным вдоль любой вертикальной линии, перпендикулярной к поверхности тарелки, т. е. предполагают, что жидкость хорошо перемешана в вертикальном направлении. По определению, локальная эффективность не может превышать 100 %. [c.532] На тарелке с большим диаметром, где горизонтальный путь перемещения жидкости составляет несколько десятков сантиметров, концентрация в ней растворенного вещества может изменяться постепенно от значения на выходе из приемного кармана, где свежая жидкость равномерно распределена по тарелке, до значения на входе в сливное устройство . Поэтому в абсорбере, имеющем большой диаметр, пар, который движется через колпачки около приемного кармана, контактирует с более бедной жидкостью, чем жидкость, которая проходит через колпачки около сливного устройства. Даже несмотря на то, что поступающий на тарелку пар по составу может быть однородным, в паре, который контактирует с более бедной жидкостью, концентрация растворенного вещества будет снижаться сильнее. Поскольку эффективность по Мерфри равна 100 %, когда средний состав пара, покидающего тарелку, равен составу находящемуся в равновесии с наиболее богатой жидкостью, та же эффективность может превышать 100 % и быть больше локальной эффективности. [c.533] Если в жидкой фазе имеется градиент концентрации, то контактирование на тарелке в колонне осуществляется фактически как при перекрестном потоке фаз, а не как при фактическом ступенчатом взаимодействии, которое лежит в основе концепции теоретической тарелки. Этот тип взаимодействия является промежуточным между истинным противоточным контактом фаз, принимаемым во внимание при анализе насадочных колонн, и взаимодействием при равновесном ступенчатом контакте. [c.535] Численные значения параметров, входящих в уравнение (9.178), приведены в табл. 11.1 (см. с. 653). Методы расчета локальной эффективности, числа Пекле и других факторов, необходимых для определения эффективностей тарелок, изложены в главе 11. [c.535] Графическое представление этого уравнения дано на рис. 9.51 (см. также книгу Шервуда и Дженни [47]). Подобный эффект более детально рассматривается в главе 11 (см. пример 11.4). [c.536] Метод прямого расчета числа действительных тарелок, требуемых для абсорбционных и дистилляционных колонн, предложил Мостафа [33а]. Данный метод учитывает эффекты уноса, продольного перемешивания жидкости и локальной эффективности для каждой тарелки. [c.536] Бинарные дистилляционные системы можно изучать при помощи диаграмм V—X точно так же, как и в ранее рассмотренном случае абсорбции. Для метода Мак-Кэба и Тиле принято основывать диаграмму на более летучем компоненте, чтобы линия равновесия проходила выше отдельных рабочих линий для ректификационной и отгонной секций колонны, т. е. соответственно выше и ниже тарелки питания. [c.537] Расчет дистилляции обычно связан с определением числа теоретических тарелок при помощи различных методов. Вслед-сгвие этого целесообразно использовать понятие высоты эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) для характеристики работы насадочной дистилляционной колонны. Указанное понятие здесь кратко обсуждено. [c.537] Уравнения (9.191) и (9.192) можно использовать для определения ВЭТТ насадочной секции при ректификации или абсорбции низкоконцентрированных газов, если известно соответствующее значение Нов- Хотя более точным является соотношение (9.191), в большинстве случаев уравнение (9.192) дает вполне удовлетворительные результаты. [c.539] Вернуться к основной статье