ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ работы ректификационных колонн и их расчет из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Оговорим, что при этом перед подачей в колонну смесь подогревают до температуры КРгаения жидкости в том сечении колонны, в которое она поступает. [c.118] С-количество пара (кмоль/с), выходящего из колонны. [c.118] Уравнения рабочих линий. Поскольку условия работы укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны различны, то рассмотрим материальные балансы для них отдельно. [c.118] При X = Хр у = Хр, т.е. рабочая линия укрепляющей части колонны пересекает диагональ с абсциссой Хр, что и следовало ожидать, учитывая второе допущение. [c.119] Если обозначить через / = Р/Р, то Р = Р/. Количество стекающей по нижней части колонны флегмы Ь = Ф + Р = РК +/Р = = Р К+/). Количество поднимающегося по колонне пара не меняется, т.е. [c.120] рабочая линия укрепляющей часги колонны пересекает диагональ в точке с абсциссой Хр, а рабочая линия исчерпывающей части-в точке с абсциссой Теперь выясним, где же эти линии пересекаются. [c.120] Решая последнее выражение относительно абсциссы с координатой X, после простейших преобразований получаем х = Хр, т. е. [c.120] На оси абсцисс откладывают заданные концентрации Хр, Хр, х и находят точки аи с (см. рис. 17-18). Если величина R задана, то на оси ординат откладывают отрезок В = Xp/ R -f- 1) и соединяют точку d с точкой а. Проведя вертикаль из точки Хр до пересечения с линией ad, находят точку Ь пересечения рабочих линий и соединяют ее с точкой с. Таким образом, получают рабочие линии аЬ-пля укрепляющей и Ьс-дш исчерпывающей частей колонны. Для определения числа теоретических ступеней изменения концентрации между рабочими и равновесной линиями строят ступень в интервале концентраций Хр — x ., как это было рассмотрено ъ разд. 15.7.2. [c.121] Отметим, что в отличие от абсорбции при ректификации рабочие ЛИШ1И располагаются ниже линии равновесия. [c.121] Анализ положения рабочих линий в зависимости от величины флегмового числа позволяет найти пределы изменения значений к и его выбор для оптимальной организации процесса. Практически флегмовое число не бывает задано, и его нужно правильно выбрать. Это особенно важно при больших производительностях установки. [c.121] Точка пересечения рабочих линий (т. Ь на рис. 17-19) зависит от величины В = Xp R -f- 1), которая изменяется с изменением R (так как Хр — onst). Это точка может перемещаться по вертикали, выходящей из точки с координатой на абсциссе Хр, в интервале отрезка Пересечение рабочих линий в точках и невозможно. Поясним, почему. [c.121] В одном случае (точка Ь ) рабочая линия пересекает линию равновесия, что невозможно, поскольку при ректификации у. [c.121] При пересечении рабочих линий в точке рабочие концентрации равны равновесным, что возможно только при бесконечно большой поверхности массопередачи, так как при этом А ср = 0. Это следует, например, из уравнения массопередачи = М/(К ,А ср) при Дд ср = 0] или определения ЧЕП = (Уж - при Д ср = 0]. [c.122] В этом случае (линия на рис. 17-19) флегмовое число должно быть минимальным, а величина отрезка 5-максимальной, т.е. [c.122] При пересечении рабочих линий в точке на диагонали, т.е. если бы направления рабочих линий совпадали с диагональю диаграммы, отрезок на оси ординат В был бы равен О, и тогда К = (Хр — 0)/0 = 00. При этом ЧТТ будет минимальным, так как рабочая линия максимально удалена от линии равновесия. Практически это возможно при работе колонны без отбора дистиллята (т.е. колонна работает на себя) и Л = Ф/0 = оо. На практике рабочие линии пересекаются в точке Ъ1лК т. е. Л = (где примерное значение а — 1,1 3). [c.122] Таким образом, типичная зависимость ЧТТ ректификационной колонны от величины флегмового числа представлена на рис. 17-20. С помощью подобной зависимости п=/ К) можно найти лишь ориентировочное значение рабочего флегмового числа, поскольку в данном случае на рис. 17-20 учитываются практически только капитальные вложения. Для нахождения оптимального флегмового числа необходимо учитывать еще и эксплуатационные затраты на проведение процесса ректификации, которые вносят существенный вклад в общую стоимость процесса (в рассматриваемом случае это прежде всего расходы теплоты на проведение процесса). [c.122] Из уравнения (17.37) видно, что расход теплоты на ректификацию существенно зависит от флегмового числа R. [c.124] Наиболее заметная экономия может быть достигнута при использовании принципа теплового насоса, когда уходящий из колонны пар подвергается сжатию в компрессоре до давления, соответствующего требуемой температуре его конденсации в кубе-кипятильнике, При этом отпадает необходимость в конденсаторе-дефлегматоре и расходе воды на конденсацию. Очевидно, что наиболее рациональное применение последнего варианта-при разделении смесей с близкими температурами кипения. [c.124] Частичный предварительный нагрев исходной смеси можно провести, пропустив ее через дефлегматор или холодильники дистиллята и кубового остатка. При этом, помимо экономии теплоты на подогрев исходной смеси, снижается расход охлаждающей воды в дефлегматоре и холодильниках. Поэтому при расчете ректификационной установки следует выбрать рациональную тепловую схему, основанную на технико-экономическом расчете. [c.125] Выбор рабочего флегмового числа. Типичная зависимость ЧТТ (а значит, и высоты ректификационной колонны) от величины Я представлена на рис. 17-20, который построен на основе анализа работы ректификационной колонны (см. разд. 17.3.2). [c.125] Вернуться к основной статье