Определение числа теоретических тарелок по диаграмме равновесия пар — жидкость

О до кривой равновесия (рис. 20). Состав потоков пара и жидкости между тарелками определяется линией рабочих концентраций, поэтому, если из точки а опустить перпендикуляр до пересечения с линией ОМ, то ордината точки Ь будет соответствовать составу пара, встречающегося с потоком жидкости, сливающейся с первой тарелки. Этот пар должен находиться в равновесии с жидкостью, сливающейся на нижележащую тарелку, и горизонтальная прямая, проведенная из точки Ь до пересечения с кривой равновесия, определит местоположение точки абсцисса которой отвечает составу жидкости, сливающейся на нижележащую тарелку. Каждая ступень изменения концентраций на диаграмме х — у соответствует одной теоретической тарелке. Построив по данному методу ступенчатую линию между равновесной кривой и рабочей линией укрепляющей секции колонны от точки О до точки М, абсцисса которой соответствует составу разделяемой смеси, получим число теоретических тарелок для укрепляющей секции колонны. Аналогичное построение проводится и для исчерпывающей секции. При определении числа теоретических тарелок в качестве исходной точки для построения может быть взята точка, соответствующая составу продуктов на верхней тарелке или на тарелке питания для укрепляющей секции, либо точка, соответствующая составу кубового остатка или составу продуктов на тарелке питания для исчерпывающей секции. Из приведенного построения видно, что число теоретических тарелок зависит от положения рабочих линий исчерпывающей и укрепляющей секций колонны. [c.62]

Из точки 1, лежащей на изобаре конденсации и соответствующей составу дистиллята Уд, проводим вертикаль до пересечения с кривой конденсации. Ордината этой точки соответствует температуре дистиллята, уходящего из колонны. Так как жидкость, стекающая с первой тарелки на нижележащую, должна быть при условии идеального контакта в равновесии с паром состава уо, то ее состав определится пересечением изотермы с кривой испарения. На тепловой диаграмме этому составу жидкости соответствует точка 2. Соединив ее с полюсом Р1 на пересечении линии Р - с линией конденсации, получим точку 3, которая определяет состав пара, входящего на первую тарелку, т. е. в том же сечении колонны, в котором находится жидкость состава Хг. Для нахождения жидкости, равновесной пару, состав которого определяется точкой 5, строим изотерму Т2 и т. д. Продолжаем построение до тех пор, пока очередная изотерма, построенная в части диаграммы, соответствующей изменению составов жидкости и пара для укрепляющей части колонны, не пересечет главную полюсную линию. Число изотерм, построенных в этой части колонны, до пересечения с главной полюсной линией будет соответствовать числу теоретических тарелок. Аналогичным образом построение изотерм (определение числа теоретических тарелок) производится и в исчерпывающей секции колонны. [c.65]

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]

Уравнение (9-1) на диаграмме представлено линией DF, уравнение (9-2) — линией FR. Для определения числа теоретических тарелок производят ступенчатое построение, показанное на рис. 9-1. Точки, лежащие на кривой равновесия, соответствуют составу пара, поднимающегося с данной тарелки, и составу стекающей с этой тарелки равновесной жидкости. Точки, лежащие на рабочих линиях, соответствуют составу жидкости, стекающей с тарелки, и пару, поднимающемуся с нижележащей тарелки, т. е. составу жидкости и пара до их взаимодействия. [c.249]

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]

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]

Рассмотрим часть диаграммы для графического определения числа теоретических тарелок по методу Мак-Кэба и Тиле (рис. 86). Верхняя линия представляет собой кривую равновесия а, нижняя — рабочую линию Ь. В тарельчатой колонне между жидкостью с концентрацией / , находящейся на любой тарелке, и поднимающимися парами наступает термодинамическое равновесие. Пары, покидающие тарелку, имеют концентрацию у. Этой же концентрацией обладает и жидкость на вышерасположенной тарелке г/. . Между тарелками (т. е. между точками и у ) никакого обмена не происходит. Иначе обстоит дело в насадочной колонне, где изменение концентрации в каждом слое между у и у пропорционально у —у. Только в случае, когда кривая равновесия и рабочая линия параллельны друг другу (рис. 86, II), число единиц переноса Па совпадает с числом теоретических тарелок поскольку в рассматриваемой области концентраций разность у —у остается постоянной. Такой случай имеет место в идеальных растворах с малой разностью температур кипения, исполь- [c.141]

Для расчета процесса ректификации тройной смеси было предложено несколько методов. Ступенчатый метод Льюиса и Матьюсона, предложенный в 1932 г., очень редко применяется ввиду его относительной сложности. Большее распространение получил графический метод, описанный Торманом в 1935 г. [44] и Н. И. Гельпериным в 1947 г. [И]. Этот метод был основан на предположении, что пар, поднимающийся с тарелки, и жидкость, стекающая с нее, находятся в равновесии, что возможно лишь при полном перемешивании жидкости. Такая тарелка была названа теоретической. Для определения числа таких тарелок (контактов ректификации) использовались одновременно диаграммы равновесия тройной смеси, треугольная диаграмма X—у для тройной смеси и диаграмма л —у для одного из компонентов. Естественно, что подобный метод расчета требовал большого числа построений, снижающих его точность. Кроме того, в данном случае не учитывалось изменение теплоты испарения смесей по высоте колонны. [c.41]

Максймальное содержание аргона на тарелках нижней колонны обычно не превышает 1,5% в паре и 2,5% в жидкости. Только при очень большом числе тарелок в колонне и отборе азотной флегмы с очень малым содержанием кислорода содержание аргона в жидкости на тарелках может достигать 5% и даже больше. Число теоретических тарелок при расчете процесса ректификации по диаграмме равновесия для тройной смеси практически такое же, как и при расчете по диаграмме для бинарной смеси кислород — азот. Однако расчет процесса ректификации тройной смеси в нижней колонне необходим для определения содержания аргона в азотной флегме и кубовой жидкости, без чего не может быть проведен расчет процесса ректификации в верхней колонне. [c.139]

В таких колонках пары из колбы или куба поднимаются вверх, частично конденсируясь по пути. Полученньп конденсат, стекая вниз, распределяется тонкой пленкой по насадке, благодаря чему он может вступать в тесный контакт с поднимающимися вверх парами. Таким образом, равновесие между паром и жидкостью устанавливается в таких колонках не на определенных местах — тарелках, а в каждой точке. Иными словами, изменение состава пара и жидкости происходит здесь не ступенчато — от тарелки к тарелке, а непрерывно — вдоль всей высоты колонки. Тем не менее, несмотря на отсутствие в таких колонках каких-либо реальных тарелок и непрерывный, а не ступенчатый, характер изменения состава разделяемой смеси, их эффективность можно измерять той же меркой числа теоретических тарелок. Действительно, если установить состав паров, входящих в колонку снизу, и нанести соответствующую точку на кривой пара, а затем сделать то же для состава пара в самой верхней части колонки, над насадкой, то мы можем по-прежнему сосчитать, сколько же ступенек на диаграмме надо пройти, чтобы добраться от первой точки до второй. Это и покажет нам, скольким теоретическим тарелкам отвечает наша колонка, и мы сможем таким образом сравнивать ее с тарельчатыми колонками. [c.21]

Ректификационная колонна предназначена для многократного повторения процессов испарения и конденсации. Обычно она состоит из испарителя, расположенного в нижней части, ряда тарелок и конденсатора в верхней части. На каждой из тарелок находится жидкость, через которую пробулькивает поднимающийся пар. Значительная часть этого пара конденсируется в конденсаторе, и образующаяся жидкость стекает вниз на тарелки. На фиг. 2.3. изображена ректификационная колонна с сетчатыми тарелками. Отверстия в тарелках настолько малы ( 0,6 мм), что проходящий через них пар не позволяет жидкости стекать вниз. Поэтому уровень жидкости на каждой тарелке определяется высотой перегородки, а излишек уходит через 1001 сливную трубу вниз на следующую тарелку. Теоретической тарелкой называется такая тарелка, на которой полностью достигается состояние равновесия (как это показано на фазовой диаграмме, фиг. 2.2) ). Обычно расчет ректификационной колонны производят, пользуясь числом эквивалентных теоретических тарелок. В идеальном случае пар, уходящий с данной тарелки, находится в равновесии с жидкостью на тарелке, согласно кривым фазового равновесия (см. фиг. 2.2.). Следовательно, жидкость на данной тарелке и пар на следующей нижней тарелке имеют одинаковый состав ). Необходимо, чтобы между тарелками существовала определенная разность температур, достаточная для поддержания одинакового давления паров над тарелками с жидкостью разного состава (в этом анализе давление можно считать постоянным по всей колонне). Необходимость такой разности температур (и разности составов жидкостей, находящихся на соседних теоретических тарелках) можно пояснить [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология