Число теоретических ступеней контакта (теоретических тарелок)

Число теоретических ступеней контакта, или число теоретических тарелок, может быть найдено аналитически или графически, совместным решением уравнений равновесия и рабочей линии процесса. Одна теоретическая тарелка выражает одно изменение движуш,ей силы по газовой Аг/ и одно по жидкой Дл фазам, причем число теоретических тарелок и движущая сила процесса находятся в обратном соотношении, т. е. чем больше движущая сила (больше отрезки Ау и Ах), тем меньше потребуется теоретических тарелок для данного разделения. [c.226]

Отклонение реальной тарелки от нормы для теоретической ступени контакта имеет следствием сужение разрыва между составами фаз па смежных тарелках, приводящее к увеличению числа реальных тарелок против теоретически необходимого для данного разделения. Причины подобного рода отклонений оказываются самыми разнообразными и зависят от множества условий, определяемых как рабочими параметрами режима колонны — давлением, температурой, количествами паровых и жидких потоков, так и свойствами разделяемой системы — плотностью и вязкостью паров и флегмы, относительной летучестью ее компонентов, поверхностным натяжением насыщенной жидкости. Следует также указать и на влияние чисто конструктивных факторов, таких, как тип тарелки, размеры сливного устройства, расстояние между тарелками. Учет совокупного действия всех указанных факторов весьма сложен, и этим объясняется широкое привлечение эмпирических корреляций для определения эффективности реальных тарелок. [c.209]

Перегонка с ректификацией - наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах - ректификационных колоннах - путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. [c.195]

Так ведется аналитический расчет числа теоретических ступеней контакта путем постепенного перехода от одного межтарелочного уровня к другому, с попеременным использованием соотношений фазового равновесия для нахождения составов расходящихся с тарелки потоков и уравнения концетраций для определения составов встречных на одном уровне потоков. [c.75]

Основными параметрами процесса ректификации являются число теоретических ступеней контакта (тарелок) N и флегмовое число Р (отношение расхода флегмы к расходу ректификата). С увеличением значений Мик четкость ректификации в колонне улучшается. Теоретической тарелкой считают такую, на которой тепломассообменный процесс завершен полностью и между уходящими с тарелки паром и флегмой достигнуто состояние термодинамического равновесия. На реальной тарелке степень завершения процесса тепломассообмена меньше, чем на теоретической, поэтому для обеспечения необходимой четкости ректификации в колонне требуется большее число реальных тарелок ЛГр = М/ц, где г — к.п.д. тарелки. [c.153]

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]

Связь между найденным из расчета числом теоретических ступеней контакта и числом практических тарелок колонны устанавливается при помощи коэффициента полезного действия тарелки. [c.226]

При (рис. ХП-19, б), когда рабочие линии пересекаются с линией равновесия, в точке пересечения движущая сила равна нулю. Значит, для того чтобы достигнуть концентраций фаз, соответствующих их составам на питающей тарелке, потребовалась бы бесконечно большая поверхность контакта фаз, т. е. бесконечно большое число ступенек — теоретических ступеней разделения. Таким образом, при R разделение возможно только в гипотетической ректификационной колонне бесконечно большой в ы с о т ii. При этом расход греющего пара, который при прочих равных условиях пропорционален флегмовому числу, т. к. G Р (R + 1), будет наименьший. [c.491]

В этом объеме аппарата происходит процесс полного (теоретического) обмена распределяемого вещества между обеими фазами. Такое изменение концентрации (см. рис. 15-10,6) называют теоретической ступенью изменения концентрации, или теоретической тарелкой. Строя такие ступени между рабочей линией и линией равновесия в заданном интервале рабочих концентраций, находят общее число ступеней и. (число теоретических тарелок-ЧТТ, или число теоретических ступеней - ЧТС) для данного процесса. Общую высоту Н аппарата со ступенчатым контактом фаз с помощью числа теоретических ступеней определяют с использованием коэффициента полезного действия колонны т , который равен отноше- [c.34]

Высоту аппарата со ступенчатым контактом фаз (тарельчатые абсорберы) можно определять с помощью объемного коэффициента массопередачи, который относят к единице объема газожидкостной смеси на тарелке, или коэффициента массопередачи, отнесенного к единице рабочей площади тарелки. С помощью этих коэффициентов по уравнению массопередачи (15.41) или (15.70) находят общий объем газожидкостной смеси или общую площадь тарелок для проведения данного процесса. Зная объем газожидкостной смеси на одной тарелке, определяют число тарелок в абсорбере. Высоту ступенчатого абсорбера можно определить также методом теоретической ступени (теоретической тарелки) и к.п.д. колонны или методом построения кинетической кривой (см. разд. 15.7). [c.86]

Например, согласно графическому расчету, изображенному на рис. V. 37, необходимые разделяющие действия укрепляющей и исчерпывающей частей колонны определяются одинаковым числом теоретических ступеней. Следовательно, смесь должна вводиться в середину колонны, если эффективность массообменных устройств в укрепляющей или исчерпывающей частях колонны одинакова. В противном случае точка ввода делит колонну по высоте на части в соотношении, пропорциональном эффективностям соответствующих частей колонны. Это справедливо для колонн с непрерывным контактом фаз. В колонны со ступенчатым контактом фаз (тарельчатые) смесь подается на ту тарелку, состав смеси на которой ближе всего к составу разделяемой смеси. В связи с колебаниями состава разделяемой смеси в производственных условиях чаще всего предусматривают несколько точек ввода этой смеси в колонну. [c.554]

В идеальном случае температуры жидкости и пара при их контакте в каждом кубе выравниваются, составы обеих фаз становятся равновесными, низкокипящий компонент (более летучий) диффундирует из жидкости в пар, а вышекипящий — из пара в жидкость. Такой однократный контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, называется, как уже отмечалось равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. В нашем примере (рис. Х1-5) число теоретических тарелок равно числу последовательно соединенных дистилляционных кубов. На рис. Х1-5, б изображены в диаграмме /—X, у изотермы, соответствующие отдельным теоретическим тарелкам. Рассмотренный процесс разделения жидкой смеси называется ректификацией. [c.515]

Из этого разъяснения следует, что минимальное число тарелок, необходимых для разделения данной системы, можно найти, произведя построение ступенчатой линии, составленной из горизонтальных и вертикальных отрезков, вписанных между кривой равновесия и линией равного состава, начиная от точки ( 1> У1) и кончая точкой Я (x J, а). Каждая вершина этой ломаной, лежащая на линии равновесия, отвечает одной теоретической ступени контакта. В данном конкретном случае на линии равновесия лежат три вершины Л, С и ступенчатой линии, и поэтому минимальное число ступеней контакта, необходимое для разделения рассматриваемой бинарной системы, равно трем-двум тарелкам и парциальному конденсатору, играющему роль одной теоретической ступени контакта. [c.259]

Для насадочных колонн отношение полной высоты слоя насадки к числу теоретических тарелок на этой высоте называется эквивалентной высотой теоретической ступени контакта (теоретической тарелкой — ВЭТТ) [c.228]

Если бы мы исходили вначале из второго случая, при котором состав Хк флегмы, стекающей с нижней тарелки укрепляющей секции, равен составу Хс жидкой фазы сырья, то, повысив уровень ввода питания на одну ступень, мы пришли бы к аналогичному результату. В самом деле, в этом случае конечная точка а Хс,Ул) отгонной секции при увеличении числа тарелок ее на единицу пришла бы в т, а конечная точка укрепляющей секции при уменьшении числа тарелок ее на единицу пришла бы в Ь, общее число тарелок колонны, как и в первом случае, осталось бы неизменным и желательный режим работы колонны оказалось бы возможным поддерживать без увеличения или уменьшения числа ее теоретических ступеней контакта. [c.306]

Из предыдущего следует, что отклонение практической тарелки от нормы работы теоретической ступени контакта имеет следствием сужение разрыва между составами фаз на смежных тарелках, приводящее неизбежно к увеличению числа практических тарелок против теоретически необходимого для данного разделения. Зто сужение разрыва между составами одноименных жидких или паровых фаз может быть использовано для оценки степени отклонения практической тарелки от теоретической, иначе говоря, для установления ее эффективности. Обычно используется отклонение в составах паровых фаз, хотя в равной мере могло быть привлечено для оценки разделительной способности практической тарелки и отклонение составов жидких фаз, стекающих в смежных отделениях колонны. [c.357]

На равновесных данных и материальном балансе базируется расчет числа равновесных ступеней контакта (числа теоретических тарелок или единиц переноса), необходимых для заданного разделения. Сложность разделения определяется тем, какая степень извлечения наиболее желательна с точки зрения экономики. Требуемое время контакта между взаимодействующими потоками или необходимая высота колонны могут быть рассчитаны, если данные по скорости переноса массы между газовой и жидкой фазами представлены в виде к. п. д. тарелки или высоты единицы переноса массы (ВЕП). [c.383]

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]

ИЗ кипятильника. Предел этому увеличению состава жидкой фазы наступает при бесконечно большом значении В// , что приводит к выравниванию составов встречных фаз Уд = Х1, иначе говоря, к максимальному их отступлению от состояния равновесия. Чем больше разность фаз между встречными потоками, тем эффективнее протекает обмен веществом и энергией на тарелке, тем больше движущая сила процесса и тем меньшее число контактных ступеней требуется для намеченного разделения. Гипотетическому, предельному, практически нереализуемому в промышленных условиях случаю работы колонны с бесконечно большим расходом тепла в кипятильнике отвечают наибольшая разность фаз и наибольший разрыв между составами одноименных потоков, отходящих со смежных теоретических ступеней контакта. Число необходимых теоретических тарелок в этом случае будет минимальным. [c.213]

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]

Значение ВЭТС для колонн с расстоянием между тарелками 30 ни составляет 3,5-4,О см. К достоинствам колонн о перфорированными тарелками следует отнести также независимость их удельной зффективности от общего числа теоретических ступеней контакта в колонне. Для насадочных колоян с нерегулярной насадкой в виде колец Фенске эти показатели значительно хуже. Только применение спирально-призиатическсй наоадки Левина [c.19]

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]

В случае, когда отсутствуют данные по коэффициентам массоотдачи или ВЕП, пользуются понятием числа теоретических ступеней контакта. Рабочая высота экстрактора в этом случае равна Я=ПтЛд (где Пт — число теоретических ступеней контакта /гд —высота, эквивалентная теоретической ступени контакта— теоретической тарелке). [c.65]

В точке С, на выходе из первой теоретической тарелки, газовая фаза с концентрацией целевого компонента ур встречается с жидкой фазой, концентрация целевого компонента в которой х1<х . И вновь начинается переход целевого компонента из газовой фазы в жидкую до установления нового равновесия. Повторив описанные построения, получим треугольник СРЕ, соот1зетствуюш,ий второй теоретической тарелке, и т. д. Число треугольников, построенных таким образом между рабочей и равновесной линиями от точки В до точки А, соответствует обш,ему числу теоретических тарелок массообменного аппарата. Число теоретических тарелок зависит от расстояния между рабочей и равновесной линиями, т. е. от двил- ущей силы массообменного процесса Ау и Ах. Чем меньше расстояние между рабочей и равновесной линиями, тем меньше движущая сила процесса, тем больше требуется ступеней контакта фаз, т. е. тем больше требуется теоретических тарелок. [c.78]

В одном из патентов [38] описана схема, в которой адсорбент непрерывно пропускается в последовательном порядке через песколько зон контакта, В каждой зоне адсорбент находится во взвешенном состоянии. Адсорбент выпускается из зоны, отделяется от жидкости и затем вводится в следующую зону. Жидкость последовательно пропускается через зоны контакта в противоположном направлении. В каждой зоне по существу происходит процесс контакт шго взаимодействия, однако, чтобы достигалась желаемая степень разделения, число зон должею быть достаточно большим. Можно тaIiжe производить орошение. Анализ процесса можно выполнить при помощи диаграммы Мак-Кэба-Тиле, в которой состав внутрипоровой жидкости заменяется составом пара. Целесообразно пользоваться объемными, а не молярными концентрациями. Существенное различие при этом заключается в том, что рабочие линии процесса могут находиться в любом месте диаграммы, а линия, проходящая под углом 45° к осям, не имеет особого интереса. Число ступеней на такой диаграмме представляет собой теоретическое число зон контакта. Степень приближения к равновесию на каждой ступени экврхвалентна коэффициенту полезного действия тарелки. Можно определить среднее время, необходимое для достижения различных степеней приближения к равновесию, и рассчитать, каково должно быть оптимальное соотношение между числом ступеней и их емкостью. [c.164]

Для расчета И через число ступеней в аппаратах со ступенчатым контактом необходимое число ступеней определяется аналитическими и графическими методами. До недавнего времени обычно пользовались методами, оспоианными на понятии о теоретической ступени изменения концентрации, или о теоретической тарелке. Такая ступень, или тарелка, соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновес-н ы м п. Методу теоретических ступеней (тарелок) присущи серьезные недостатки (см. ниже), и обоснованный переход от теоретических к действительным тарелкам затруднителен. В связи с этим разработаны более совершенные методы, позволяющие определить аналитически или графически непосредственно число действительных ступеней (тарелок) аппарата. [c.425]

Экстракционные колонны различаются способами приведения в контакт обеих жидких фаз — воды и экстрагента. Существуют колонны без какой-либо насадки (распылительные, инжекторные), насадочные и тарельчатые. Для повышения интенсивности перемешивания фаз применяют колонны с пульсацией потоков либо колонны с движущимися (пульсирующими) сетчатыми тарелками. Многие из этих типов колонн нашли применение преимущественно при экстракционной очистке сточных вод, содержащих фенолы. Большинство таких колонн имеют значительную высоту, что обусловлено необходимостью обеспечить время контакта, достаточное для того, чтобы процесс был эквивалентен заданному числу ступеней экстракции. В распылительной колонне, например, высота, эквивалентная одной теоретической ступени экстракции, большей частью составляет около 10 м в насадочной колонне эта высота сокращается до 6 м, а в колонне с движJyщими я сетчатыми тарелками [c.76]

Заметим расчет на основе числа теоретических тареяок иногда применяют и в случае непрерывного контакта фаз, используя понятие высоты, эквивалентной теоретической ступени или тарелке ВЭТТ. Ограниченность такого подхода рассмотрена в разд. 10.12.5. [c.1031]

Из рассмотрения тепловой диаграммы (фиг. 66) легко заключить, что чем ближе наклоны оперативной линии и соответствующей коноды, тем меньше обогащение фаз, достигаемое в рассматриваемой ступени контакта. Поэтому по мере приближения к той паре равновесных составов, которая своей продолженной изотермой определяет положение полюса S , обогащение фаз высококипящим компонентом при переходе сверху вниз от тарелки к тарелке все более й более уменьшается и для точного достижения этой пары равновесных составов теоретически требуется бесконечное число тарелок. Иначе говоря, эта пара равновесных составов является при данном съеме тепла в парциальном конденсаторе теоретически недостижимой. По этой причине эти составы называются предельными или граничными составами для заданного значения съема тепла. [c.251]

Установлением температуры низа колонны определяется равновесная система на нижней — первой — ступени контакта, жидкая фаза которой отводится как целевой продукт, представляющий собой масло, освобожденное от легкого растворителя. Для этой системы известны давление, под которым она находится, температура ее, рассчитанная по уравнению (IX. 84), и, кроме того, известно, что она содержит лишь едва уловимые следы легкого растворителя. Таким образом, известны значения трех ее степеней свободы и поэтому состояние ее вполне определено и значения всех остальных ее свойств могут быть установлены уже чисто расчетным путем. Установив параметры на первой ступени контакта, можно перейти к расчету второй, затем от второй к третьей ступени и так, двигаясь снизу вверх от тарелки к тарелке, попеременно используя соотношения равновесия и материального и теплового балансов, вести расчет до тех пор, пока не будут достигнуты условия, предварительно назначенные для питательной секции. Не всегда удается с одного раза получить удовлетворительный результат, но следует иметь в виду, что во-первых, число теоретических ступеней контакта, требуемое для назначенного разделения, не обязательно должно быть целым числом и, во-вторых, от умения проектиров1иика в значительной степени зависит умелый подбор определяющих факторов, влияющих на режим работы [c.434]

Далее, считая, что равно последующей ступени контакта, расчет повторяют до достижения Уд. Обычно для облегчения расчета необходимого числа ступеней изменения концентрации используют либо описанный выще (стр. 65) метод Мак-Кеба—Тилле, либо его модификацию, предложенную в 1936 г. Мерфрн [42]. При использовании первого метода для перехода от числа теоретических ступеней концентрации к реальным необходимо знать к. п. д. колонны Г) . К- п. д. колонны иногда путают со средним к. п. д, тарелки на данном участке изменения концентрации у тср)- Это — разные величины, связанные между собой вполне определенной зависимостью [43]. Установим математическую связь между тг и Для определения цтср поступают следующим образом после определения по методу Мак-Кеба—Тилле числа теоретических 84 [c.84]