Паровое число и число теоретических тарелок

Появление третьего компонента, присутствующего только в паровой фазе, согласно правилу фаз, увеличивает число степеней свободы для равновесных систем с двух до трех. Это означает, что любая равновесная система, например, состоящая из жидкого и парового потоков, покидающих теоретическую тарелку, будет вполне определенной, если известны не два, а три независимых параметра. В качестве этих независимых параметров обычно используют любые три из следующих общее давление системы р, температуру системы составы паровой у и жидкой х фаз, парциальное давление водяных паров Рг, относительное сО держание водяного пара в паровой фазе г/О и т. д. [c.351]

Число тарелок ПЧ ) колонны (или высота насадки) определяется числом теоретических тарелок (М ), обеспечивающим заданную четкость разделения при принятом флегмовом (и паровом) числе, а также эффективностью контактных устройств (обычно КПД реальных тарелок или удельной высотой насадки, соответствующей 1 теоретической тарелке). Зависимость числа теоретических тарелок от флегмового числа колонны можно выразить в виде графика, как это представлено на рис. 5. 6. Из анализа рис. 5. 6 вытекает следующая закономерность, обусловливающая граничные пределы нормального функционирования ректификационных колонн заданная четкость разделения смесей может быть обеспечена (достигнута) лишь при одновременном выполнении ограничений по флегмовому числу и числу теоретических тарелок [c.197]

Наиболее распространен в инженерной практике второй метод — определение рабочей высоты массообменных аппаратов по требуемому числу так называемых теоретических тарелок, или теоретических ступеней контакта. Теоретической тарелкой называется однократный контакт взаимодействующих потоков, завершающийся достижением фазового равновесия. Этот метод расчета особенно нагляден применительно к секционированным, или ступенчатым, аппаратам (рис. 1Х-15, а). В последних одна из фаз (например, жидкая) стекает сверху вниз, последовательно проходя через некоторое число поперечных распределительных перегородок (тарелок), на каждой из которых удерживается слой жидкости определенной высоты. Избыток жидкости, поступающей с вышележащей тарелки, непрерывно стекает на нижележащую. Вторая фаза (например, газовая, паровая) движется вверх навстречу потоку жидкости, барботирует через все ее слои на тарелках и покидает аппарат в верхнем его сечении. Если предположить, что в результате интенсивного массообмена на каждой тарелке покидающие ее фазы приходят в равновесие, то рассматриваемый процесс можно изобразить в диаграмме у—х, начертив на ней предварительно равновесную и рабочую линии (рис. 1Х-15, б). [c.452]

Итак, каждому определенному значению расхода тепла в кипятильнике отгонной колонны отвечает вполне определенный состав Хгр жидкой фазы (и Угр равновесной ей паровой фазы), которого теоретически ни при каком числе тарелок нельзя достигнуть на верху колонны. Однако, как будет показано ниже, с вполне конечным числом тарелок удается как угодно близко подойти к этому составу, иначе говоря, практически достичь его, не увеличивая расхода тепла в кипятильнике отгонной колонны против минимального. Превзойти же этот граничный состав невозможно даже при бесконечном числе тарелок отгонной колонны. Таким образом, каждому определенному составу сырья, подаваемого на верхнюю тарелку колонны, при заданной степени чистоты нижнего продукта отвечает единственное минимальное значение тепла кипятильника, при котором практически разделительная работа колонны еще возможна. При любом другом меньшем значении расхода тепла в кипятильнике не удается получить в колонне намеченного разделения. Любому же большему значению тепла кипятильника отвечает и большее значение граничной концентрации, так что желательный состав на верху колонны при расходе тепла, большем минимального, может быть всегда достигнут. Для этого в общем случае понадобится тем меньшее число ступеней контакта, чем больше отличается В/Я от минимального значения. Однако при увеличении расхода тепла против минимального необходимое число теоретических тарелок уменьшается не пропорционально градиенту В/Я, а вначале резко 14 [c.211]

Число тарелок (JV) колонны (или высота насадки) определяется числом теоретических тарелок (NT), обеспечивающим заданную четкость разделения при принятом флегмовом (и паровом) числе, а также эффективностью контактных устройств (обычно КПД реальных тарелок или удельной высотой насадки, соответствующей 1 теоретической тарелке). Зависимость числа теоретических тарелок от флегмо-вого числа колонны можно выразить в виде графика, как это представлено на рис. 3.6. [c.399]

Определение числа теоретических тарелок начинаем с верха колонны, пользуясь нанесенными на диаграмму равновесия линиями постоянного содержания компонентов в паровой фазе (линии постоянного содержания компонентов в жидкости на рис. 34 опущены). Состав пара и жидкости на тарелках нижней колонны приведен в табл. 6. [c.128]

Дальнейший расчет ведется обычным способом попеременного проведения конод, соединяющих фигуративные точки потоков, покидающих одну и ту же тарелку, и оперативных линий, выходящих из полюса Sy и связывающих фигуративные точки встречных в одном отделении фаз. Можно идти от точки D к точке g и.ли наоборот. Для получения целого числа теоретических тарелок иногда приходится подправлять принятое значение парового числа или вносить уточнение в составы целевых продуктов раз-деле ния. [c.342]

Суммы концентраций компонентов в паровых и жидких потоках должны равняться единице, но поскольку расчет ведется на теоретические тарелки, а число покомпонентных балансов было принято равным с, эти ограничения являются независимыми только для одной из равновесных фаз, например жидкой, и для дистиллята колонны [c.347]

Предположим, что нагревается смесь состава х . При температуре 1 она начинает кипеть, при этом паровая фаза имеет состав у. Жидкая фаза Хд находится в равновесии с паровой фазой у при температуре /. Изобарные кривые кипения и конденсации определяют экспериментально так же, как и кривую равновесия (см. разд. 4.6.З.). Диаграмму t—х—у как и диаграмму равновесия у—х можно использовать для определения требуемого числа теоретических ступеней разделения. На рис. 59 (см. разд. 4.7) изображена кривая равновесия для смеси бензол— толуол, построенная на основе изобарных кривых кипения и конденсации. Точки Л и В лежат в этом случае одна под другой. Диаграмма 1—х—у имеет то преимущество, что в процессе перегонки можно по температуре в головке колонны определять концентрацию головного продукта. При работе с тарельчатыми колоннами эта диаграмма позволяет проводить текущий контроль состава смеси на тарелках по перепаду температуры в колонне. По температурам на тарелках можно установить оптимальную тарелку питания и тарелку для отбора промежуточного продукта. [c.75]

Определение числа теоретических тарелок производится в такой последовательности в верхней секции колонны построение ступенчатой линии проводят между кривой равновесия и рабочей линией секции до тарелки PST, на которой предполагается промежуточная конденсация парового потока, далее — между кривой равновесия и рабочей линией следующей секции до тарелки питания и т. д. На рис. П-9 сырье подается в колонну при температуре кипения. [c.41]

V Ж Ь — мольные расходы пара и жидкости на тарелках, расположенных ниже бокового отбора продукта (5у) /с,- — константы равновесия примесных компопептов при характеристической температуре N — число теоретических тарелок в секции, расположенной ниже бокового отбора парового потока. [c.116]

Из решения системы уравнений диффузионной модели (4.77) - (4.78) находятся поля концентрации компонентов многокомпонентной смеси в паровой и жидкой фазах по высоте насадочной колонны. При известных полях концентрации и условий равновесия можно найти число теоретических тарелок и высоту эквивалентную теоретической тарелки (ВЭТТ) для заданного типа насадки и режимных параметров работы колонны. [c.153]

Мы оперировали до сих пор теоретической ректификационной тарелкой, предполагающей, что покидающие ее паровая и жидкая фазы находятся в равновесии. Достигаемое при этом обогащение пара низкокипящим компонентом является максимально возможным и равно Ур — у (рис. XI-17). В реальных аппаратах вследствие кратковременного и несовершенного контакта пара и жидкости фазовое равновесие на тарелке не достигается, поэтому действительное обогащение пара /д — у меньше теоретически возможного, т. е. у — у < Ур — У- Следовательно, для достижения заданной степени разделения смеси действительное число тарелок в аппарате п должно быть больше числа теоретических тарелок п. . Отношение Яср = njn < 1 называется средним коэффициентом полезного действия ректификационной колонны. [c.537]

Решение рассматриваемой задачи в современной инженерной практике проводят при помощи электронных счетно-решающих устройств (ЭЦВМ), для которых имеются уже готовые программы. Заметим, что изложенное выше графическое определение требуемого числа теоретических тарелок в колонне для ректификации идеальных многокомпонентных смесей также используют метод от тарелки к тарелке . Расчет облегчен лишь наличием простого описания равновесного распределения компонентов смеси между паровой и жидкой фазами. [c.553]

Итак, каждому определенному значению съема тепла в конденсаторе укрепляющей колонны отвечает вполне определен-,ная концентрация х,, жидкой фазы (и уо равновесной ей паровой фазы), которая теоретически может быть достигнута внизу колонны лишь при бесконечном числе ее тарелок, иначе говоря, состав Хо по существу в данных условиях съема тепла теоретически недостижим. Однако, как будет показано ниже, с вполне конечным числом тарелок удается как угодно близко подойти к этому составу, иначе говоря, практически достичь его, не увеличивая расхода тепла в парциальном конденсаторе против минимального значения, отвечающего данному составу. Перейти же за предел этого граничного состава невозможно даже при бесконечном числе тарелок укрепляющей колонны. Эти важные замечания дают возможность более глубоко и точно описать сущность понятий минимального тепла конденсатора и минимальной флегмы укрепляющей колонны. Выясняется также, что. каждому определенному составу сырьевых паров, подаваемых под нижнюю тарелку колонны, при заданной степени чистоты верхнего продукта отвечает единственное минимальное значение съема тепла в парциальном конденсаторе, при котором разделительная работа колонны практически еще возможна. При любом другом меньшем значении съема тепла в конденсаторе не удается получить в колонне намеченного разделения. Любому же большему значению тепла парциального конденсатора отвечает меньшее значение граничной кон а,ентрации, так что желательный состав внизу колонны при расходе тепла, большем минимального, может быть всегда достигнут. Для этого в общем случае понадобится меньше ступеней контакта, чем при работе колонны с минимальным съемом тепла. Однако уменьшение необходимого числа тарелок происходит не пропорционально положительному градиенту djD. Необходимое число тарелок вначале падает очень резко и далее при последовательном увеличении djD достигает некоторого минимума, отвечающего бесконечно большому значению d/D. Эту важную особенность работы укрепляющей колонны необходимо рассмотреть подробно. [c.256]

Зададимся вопросом, в какой зависимости от отдачи тепла в парциальном конденсаторе находится распределение составов, например жидкого потока, по тарелкам укрепляющей колонны. Каждому данному значению djD отвечает вполне определенная пара равновесных составов жидкой и паровой фаз, которая теоретически ни при каком угодно большом числе тарелок не может быть достигнута внизу колонны. Однако мы уже знаем, что эта же пара равновесных граничных составов практически может быть достигнута внизу укрепляющей колонны со вполне конечным числом тарелок. При этом в зависимости от величины съема тепла в парциальном конденсаторе имеется различное распределение составов фаз по тарелкам колонны. [c.265]

Изложенная в предыдущих разделах методика расчета ректификационной колонны позволяет установить число теоретических ступеней контакта, необходимых для рассматриваемого разделения. Гипотеза теоретической тарелки, использованная для создания определенности при переходе от составов фаз в одном отделении колонны к составам фаз в смежном, выражает лишь идеализированную схему взаимодействия парового и жидкого потоков на тарелке и хотя дает качественно правильную картину этого явления, тем не менее недостаточна для его количественной оценки. [c.354]

Длина (или, поскольку колонку устанавливают вертикально, высота) колонки, эквивалентная теоретической тарелке, характеризует эффективность работы колонки. Ее сокращенно называют ВЭТТ — высота, эквивалентная теоретической тарелке. Например, колонка общей длиной в 1 м, соответствующая 20 теоретическим тарелкам, будет иметь ВЭТТ, равную 5 см. Работа колонки зависит не только от ее конструкции и от флегмового числа, а также и от многих других факторов. В общем, колонки обладают лучшими характеристиками при низких пропускных способностях. При этом время пребывания частиц в паровой фазе колонки дольше, и этого времени достаточно для достижения состояния равновесия в системе пар — флегма. Предварительная обработка колонки также имеет большое значение. Например, колонки с [c.491]

Коэфициент полезного действия тарелки. Все предыдущие рассуждения и расчеты строились на основе допущения наличия равновесия между жидкой и паровой фазами на каждой тарелке. В действительности же в работающей колонне такого равновесия фаз нет. Пары над тарелкой всегда содержат меньше легколетучих компонентов, чем нужно было бы для полного равновесия с жидкостью, находящейся на тарелке, вследствие чего вычисленное теоретически необходимое число тарелок приходится увеличивать. [c.82]

При исследованиях отбирали пробы жидкой фазы из куба колонны (Хк), из средней части колонны (Хс) и линии флегмы (лгф). Варьировали нагрузки колонны по паровой и жидкой фазам и концентрацию исходной смеси. Используя результаты анализа состава проб и данные по равновесию, по общепринятой методике определяли число теоретических тарелок, соответствующее достигнутой четкости разделения. Зная высоту исследуемой насадки, определяли высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ). Результаты исследований представлены на рис. 23 и 24. [c.101]

Число теоретических (идеальных) тарелок в перегонной колонне можно высчитать по нижеприведенному уравнению. На диаграмме кривой равновесия можно нанести точки, характеризующие содержание компонента в жидкой х) и паровой [у) фазах на каждой теоретической тарелке. Пусть содержание на п-ой тарелке низкокипящего компонента в жидкой и паровой фазах будет х , иу . На диаграмме кривой равновесия они показаны соответственными точками. Состав потоков жидкости и пара, входящих и выходящих из п-й тарелки и находящихся на ней, будет представлен точками (х,,, у,,- 1) (х -1, у ) и лг , у , ). На рис. 169 эти точки представлены под соответственным обозначением (треугольник /). Точка Уп будет представлять состав жидкости, стекающей с тарелки л, и состав пара, отходящего на вышележащую тарелку. Точка х -1, у дает состав жидкости, поступающей с верхней тарелки, и состав пара, переходящий на вышележащую та релку, и точка х , у — состав жидкости и пара, соответствующий равновесному составу п-и тарелки. Длина катетов треугольника (/), прямой угол которого лежит на кривой равновесия, будет равна разности Уп—Уп и - п-1 — отсюда [c.309]

На диаграмме кривой равновесия у х диагональ квадрата составов, как известно, является линией равных составов паровой и жидкой фаз. В рассматриваемом случае, когда уравнение концентраций представляется простым соотношением у =-х, ь выражающим условие равенства составов встречных на одном уровне фаз, линия равного состава является графическим представлением уравнения концентраций. Определение минимального числа тарелок отгонной колонны на диаграмме равновесия у — х выяснится в ходе следующих рассуждений. Условию равновесия фаз, покидающих первую тарелку, отвечает точка 7 (х , у ) на кривой равновесия. Состав х , флегмы, встречной парам Оу, равен составу уу этих паров, и поэтому, проведя горизонталь 1 — 1 до пересечения с линией равного состава, легко определить точку 1 с абсциссой Хо. Состав пара у , поднимающегося с первой тарелки и равновесного флегме состава Хг, определится по кривой равновесия как ордината точки 2, а состав встречной флегмы — как абсцисса точки 2, которая получится проведением горизонтали 2 — 2 до пересечения с линией равного состава. Так, продолжая вписывать ступенчатую линию между кривой равновесия и линией равного состава, можно дойти до паров 0 , поднимающихся с верхней тарелки колонны и имеющих тот же состав, что и входящее на переработку сырье. Каждая вертикальная ступень вписанной ломаной линии отвечает одной теоретической тарелке. Просуммировав общее число вертикальных отрезков ломаной, можно установить искомое минимальное число тарелок. [c.214]

С другой стороны, самопроизвольный процесс установления равновесия между контактирующими паровой и жидкой фазами протекает во времени, а не мгновенно, и поэтому в самом понятии теоретической тарелки содержится предположение о том, что тарелка обеспечивает необходимое для достижения равновесия время. Этим идеализированным предельным условиям не отвечает практическая тарелка, работающая в реальной производственной обстановке, так как, во-первых, она характеризуется известным градиентом состава жидкости по всей своей поверхности и флегма, с нее стекающая, не имеет того же состава, что и средний состав жидкости на тарелке, а во-вторых, практическая тарелка не обеспечивает ни достаточной тесноты, ни достаточной продолжительности контакта фаз, необходимых для достижения равновесия между ними. Поэтому должен быть указан метод, позволяющий переходить от рассчитанного числа теоретических тарелок к числу практических тарелок, устанавливаемых в проектируемой колонне. [c.355]

Выше указывалось, что полная колонна иногда орошается не только слоем gg l, но еще и частью общего нерасслоенного конденсата паров С, поднимающихся с верхней тарелки. Это позволяет несколько увеличить концентрацию данного парового потока и довести ее до эвтектической концентрации г/ , что способствует улучшению условий разделения в декантаторе. Однако парам ( состава Уе будет равновесна флегма которая теперь будет стекать с верхней тарелки колонны, а не поступать на нее. В этом случае число теоретических тарелок колонны, очевидно, увеличится на одну, как это показано на рис. 1.6. [c.279]

Рассмотрим часть диаграммы для графического определения числа теоретических ступеней разделения по. методу Мак-Кзба и Тиле (рис. 79). В тарельчатой колонне между жидкостью состава 1/ , находящейся на тарелке, и поднимающимися парами устанавливается термодинамическое равновесие . Концентрация паров, покидающих тарелку, равна Такую же концентрацию (г/а) имеет жидкость, находящаяся на вышележащей тарелке . В паровом пространстве между тарелками (а следовательно, между точками у и у2) массообмен практически не происходит. [c.123]

Здесь обозначены М, з — число теоретических тарелок в укрепляющей и исчерпывающей секциях колонн Л — флегмовое и паровое числа х , х — мольные концентрации обобщенного легкого компонента в жидкой фазе сырья и на тарелке питания у/ — мольная концентрация обобщенного легкого компонента в паровой фазе на тарелке питания а , а — приведенные относительные летучести и по укрепляющей и исчерпывающей частям колонн 8 = 0 Р — мольная степень отгона О — количество дистиллята (кмоль/ч) Р — количество питания (кмоль/ч) 2+, X- — мольные концентрации обобщенного легкого компонента в дистилляте и кубе колонны в , 0 , 0з — корни квадратных уравнений (XIII,14) и (XIII,16) ф, ф, иг, уг — коэффициенты, явно зависящие от 0г, вг, а , а" Р = 1/а — коэффициент I — степень испаренности сырья. [c.299]

Расчет позволяет определить число теоретических тарелок, флегмовое число, номер тарелки, на которую нужно подавать разделяемую смесь, а также составы жидкой и паровой фазы на каждой тарелке. Помимо перечисленных выше параметров с помощью машинного метода расчета от тарелки к тарелке точно определяют минимальное флегмовое число и минимальное число тарелок. Эти величины находят непосредственным расчетом или как асИ1мптотические значения функции Й = f (п). [c.78]

На основании технологических расчетов определяют основные параметры процесса ректификации давления, температуры, жидкостные и паровые нагрузки, физические свойства фаз в различных сечениях колонны, число теоретических и реальных тарелок. Эти данные служат базой для проведения гидравлических расчетов тарельчатых устройств и аппарата, обусловливающих выбор основных конструктивных размеров тарелки и ряда узлов колонн. Эти размеры обеспечи1 ают заданную производительность по пару и жидкости, а также необходимые рабочий диапазон и эффективность работы тарелки. [c.263]

На рис. 97 показаны различные положения рабочих лпнпп отгонной колонны при закрытом обогреве. Если рабочая линия занимает положение В А (рис. 97,а), то рабочая концентрация пара на верхней тарелке будет равна равновесной концентрацип У В этом случае обогащения пара и обеднения жидкости на верхней тарелке не будет, а следовательно, ие будет и на нижележащих тарелках, поэтому необходимо иметь колонну с бесконечным числом тарелок. По всей видимости, данное положение следует считать критическим, а число орошения — теоретическим. Прп таком положении рабочей линии число орошения будет максимальным, а паровое число — минимальным, следовательно, при бесконечно большом числе тарелок предельный расход пара па процесс разделения минимальный (теоретический расход). Однако реальная колонна не может иметь бесконечное число тарелок, поэтому для нее LjO должно быть меньше L/G теоретического, а расход пара — больше. [c.291]

Одним из старейших по длительности использования и массовых до сих пор типов тарелок является колпачковая тарелка (см. рис. 12.6, IV) с круглыми (капсюльными) колпачками. Ее отличие от предьщущих - наличие у каждого отверстия для прохода паров патрубка 7 определенной высоты, над которыми укреплен колпачок 8 с прорезями для прохода паров по всему нижнему его краю. Такое устройство позволяет ввести поток пара в слой жидкости на тарелке параллельно ее плоскости и раздробленным на множество мелких струй. Кроме того, встречные струи от соседних колпачков, соударяясь, создают завихрения в межколпачковой зоне, в результате чего повышается эффективность тарелки. Действительно, в подавляющем большинстве случаев средний к.п.д. такой тарелки на практике оказывается наибольшим - 0,6-0,8 (под к.п.д. в данном случае понимают отношение числа теоретических ступеней контакта паровой и жидкой фаз к числу реальных тарелок, на которых достигается одинаковое разделение компонентов сложной смеси). [c.504]

Выбор растворителя для применения при экстрактивной разгонке может быть произведен лучше всего на основе данных по равновесию пар—жидкость в присутствии растворителя. Это является особенно справедливым в том случае, когда намереваются провести большое число работ с данным выбранным растворителем. Приборы для определения равновесия сконструированы и работают таким образом, что в них достигается равновесие между паровой и жидкой фазами, эквивалентное одной теоретической тарелке. Они снабжены устройствами, П03В0ЛЯЮЩ.ИМИ отбирать пробы каждой из фаз (жидкости и пара) для анализа. Таким путем могут быть определены составы пара и жидкости, находящиеся в равновесии. [c.276]

Любая реальная (или иначе практикеская) тарелка отличается от теоретической тарелки тем, что покидающие ее фазы не достигают равновесия. Это объясняется тем, что любые процессы, в том числе процессы перераспределения компонентов между паровым и жидким потоками, для достижения состояния равновесия требуют определенного промежутка времени кроме того, имеет место несовершенство контакта, а также в различных точках тарелки наблюдается неодинаковость состава контактирующих потоков. [c.120]

В результате обработки опытных данных получены зависимости коэффициентов эффективности ступени контакта (т]), высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ) и сопротивления ступени контакта от скорости паровой фазы при флегмовых числах 4 и оо. Определены пределы устойчивой работы испытанных конструкций. Показатели эффективности работы аппарата превысили показатели насадочной колонны. [c.204]

Расчет числа теоретических контактов в отгонной секции целесообразно начинать с точки Я остатка (рис. 7,5). Проведя из точки Р коноду / Се, получают точку Се парового орошения . Затем, используя полюс рабочих линий отгонной секции, проводят рабочую линию Се5г и находят точку 1 жидкости, стекающей с первой нижней тарелки отгонной секции. Построение ломаной линии Р — Ов — — 01 — 2 — . состоящей из конод и рабочих линий, зак-анчивают рабочей линией, которая пересечет коноду доОо сырья. Эта последняя рабочая линия отгонной секции соответствует последним (считая от низа колонны) встречным потокам Ок. и отгонной секции. [c.119]

Теоретическая тарелка определяет ту высоту секции перегонной колонны, на которой имеет место равновесие системы жидкость— пар, т. е. когда пары, поступающие на тарелку, имеют тот же состав, что и жидкость, стекающая с нее, а пары, уходящие с тарелки, находятся в равновесии с жидкостью, стекающей на эту тарелку. Число теоретических тарелок колонны нельзя определить по размерам колонны, но оно характерно для каждого данного типа колонн. Это число можно найти экспериментально с помощью эталонных смесей определенного состава, например бензол- ди.xлopэтaн, гептан+ мет1илцикл0гексан, четыреххлористый углерод+бензол, для которых состав жидкой и паровой фаэ известен. Анализируя одновременно состав дистиллята и жидкости в [c.130]