Определение минимального числа теоретических тарелок

Изложенный графический метод анализа процессов тепло- и массообмена бинарной двухфазной смеси применяют при расчете ректификационных колонн. Одной из задач расчета колонны является определение минимально необходимого числа тарелок в ней. В связи с этим вводится понятие теоретической тарелки . На теоретической тарелке происходит идеализированный процесс тепло- и массообмена между жидкостью и паром, отличающийся от действительного следующими особенностями [c.21]

Число теоретических тарелок колонки для экстрактивной разгонки. Конечное разделение, которое желательно, соответствует степени обогащения, равной 51. При относительной летучести, равной 1,44, необходимое минимальное число теоретических тарелок равно 10. При ВЭТТ (высота, эквивалентная одной теоретической тарелке см. определение в гл. 1), равном для этой насадки [c.299]

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]

Ряд особенностей расчета колонн для азеотронной перегонки вызывается тем, что приходится иметь дело с фазовыми равновесиями жидкость — пар в реальных системах, сильно отклоняющихся от идеальной. Число теоретических тарелок, необходимых для разделения данной системы, наиболее целесообразно определять расчетом по тарелкам. Уравнения и зависимости, выведенные для этого определения, в данном случае неприменимы вследствие весьма значительных различий относительной летучести. В литературе описан алгебраический метод [34] расчета минимальной кратности орошения для азеотропной системы. Другой метод вычисления минимальной кратности орошения при азеотропной перегонке основывается [31] на расчете по тарелкам в секции питания колонны. Для этого используют уравнения, определяющие равновесие жидкость — пар для тройной азеотропной системы, путем построения зависимости между относительными летучестями трех пар компонентов п отношением концентраций этих компонентов в жидкой фазе. [c.130]

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]

Расчет колонн для ректификации многокомпонентных смесей, в частности определение числа теоретических тарелок и минимального флегмового числа, основан на тех же принципах, что и расчет колонн для ректификации бинарных смесей. Все наиболее распространенные методы расчета основаны на методе Сореля и общепринятых допущениях, упрощающих его. Поэтому уравнения материальных балансов и рабочих линий для бинарных смесей применимы в этом сл чае по отношению к каждому компоненту, а процедура определения числа теоретических тарелок в колонне характеризуется теми же ступенчатыми вычислениями от тарелки к тарелке при помощи этих рабочих линий и данных фазового равновесия. Однако здесь возникают значительные дополнительные затруднения. [c.77]

Некоторые исследователи при определении минимального флегмового числа исходят или из уравнения Фенске, или непосредственно из той же неоправданной предпосылки равенства составов на соседних тарелках при и=эо и ii = i mhh- Так, например, Дженни [63] определяет i mhh методом последовательного приближения, принимая число теоретических тарелок бесконечно большим и допуская равенство составов На соседних тарелках. [c.96]

Из рассмотрения табл. 14 можно заключить, что при значениях притока тепла в кипятильник колонны, меньших В// = 116,3 ккал кг, ни при каком числе тарелок ни теоретически, ни практически нельзя достичь на верху отгонной колонны состава паров уд = 0,495. Но уже при В// = 116,3 ккал кг этот состав оказывается практически достигнутым на 24-й тарелке. Как указывалось выше, работа колонны при минимальном притоке тепла в кипятильник или при значениях, близких к минимальному, неустойчива и подвержена нарушениям при самых небольших колебаниях режима питания или нагрева. Поэтому на практике всегда работают с некоторым избытком величины притока тепла в кипятильник против его минимального значения. Допустим, что приток тепла в кипятильник доведен до В R = 35,8 ккал кг или, иначе говоря, увеличен приблизительно на 17%. В этом случае число тарелок, необходимых для получения на верху колонны желательного состава = 0,495, сокращается до 12, в чем легко убедиться из рассмотрения основной таблицы. Больше того, если продолжать увеличивать приток тепла в кипятильник, то, как нетрудно видеть из той же таблицы, это увеличение B R будет сопровождаться уменьшением необходимого числа тарелок, но лишь до некоторого определенного предела. Так, если довести приток тепла в кипятильник до значения В R = 638, ккал кг, е. увеличить сравнительно с минимальным значением в 5,5 раза, то желательный состав уд = 0,495 будет достигнут между 5-й и 6-й тарелками, причем дальнейшее увеличение притока тепла, -вплоть до бесконечно большого, не оказывает никакого влияния на необходимое число тарелок. Оно остается попрежнему, где-то по середине между 5-й и 6-й тарелками. Подобный анализ можно провести и для любого другого значения состава верхних паров, причем общий вывод, конечно, будет один и тот же. [c.225]

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]

Ввиду трудоемкости решения этой задачи разберем влияние на процесс только двух переменных при постоянном числе тарелок, равном трем в укрепляющей секции девяти — в исчерпывающей. Расчеты проводили на машине Урал-1 для случаев, когда промежуточный испаритель установлен между 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8-й тарелками, считая снизу. Количество тепла, подводимого к промежуточному испарителю, варьировалось от 41 900 до 335200 кдж/ч. Температура питания составляла 205 °К. Результаты расчета представлены в табл. 61. Там же приведен минимальный теоретический расход энергии, необходимый для отвода тепла из этиленового дефлегматора и подвода его к промежуточному испарителю. Этот расход энергии определен по уравнениям ( 11,22) и (УП,23). Температура окружающей среды равна 303 °К, температура в кипятильнике близка к этой величине следовательно, соответствующий расход энергии можно принять равным нулю. [c.330]

Силей [252] применил ЭВМ для расчета оптимальных параметров лабораторной колонны Олдершоу диаметром 31,8 мм с 12 реальными тарелками в исчерпывающей части и 10 реальными тарелками в укрепляющей части. На ЭВМ Ele tri KDF 7 (Англия) были проанализированы 280 процессов разделения. В качестве эталонной смеси использовали смесь метилциклогексан— толуол. При этом за расчетное число теоретических ступеней разделения принимали то значение, которому соответствовала минимальная погрешность. Были изучены возможные погрешности, возникающие при измерении состава смеси, при определении положения и наклона рабочей линии, а также погрешность данных по равновесию. [c.192]

Вначале на уровне макроструктуры выявляют критерий оптимальности - минимальную величршу произведения числа теоретических тарелок и флегмового числа и формируют целевую функцию. Для решения задачи необходимо решить ряд вариантов работы колонны, сканируя с определенным шагом флегмовые числа и рассчитывая число тарелок и критерий оптимальности. Единичный вариант расчета колонны от тарелки к тарелке представляет собой уровень мезоструктуры системы. Дальнейшая декомпозиция расчета приводит на микроуровень иерархической системы, на котором рассчитываются параметры встречных неравновесных и равновесных потоков на каждой тарелке, при этом первая из подзадач базируется на алгоритме решения систем линейных уравнений, а вторая из них - на алгоритме поиска корня нелинейного аетебраического уравнения. [c.186]

Исходя из замеренных параметров режима, материального баланса, определенных ИТК ш 1 изйко-химических свойств продуктов разделения, рассчитывается покомпонентный состав потоков питания кавдой секции. Задается минимально возможное число теоретических тарелок в первой (верхней) секции и, используя уравнения материального и теплового балансов, фазового равновесия и суммирования концентраций (ограничение по составу) методом "от тарелки к тарелке" производатся расчет до определения состава пара, поступающего в эту секцию. По достижении сходимости с заданной точностью вычисляется суммарный выход компонентов в расчетном дистилляте до температуры, соответствующей выкипаемостй 95 фактического дистиллята ( ). [c.153]

Чтобы провести разделение, необходимо определенное число теоретических тарелок. Поскольку разбавление зависит от длины колонки или времени пребывания компонентов пробы в разделительной колонке, то для анализа микропримесей следует использовать как можно более короткие колонки с необходимым числом тарелок. Высота тарелки уменьшается с уменьшением радиуса частиц, поэтому анализ микропримесей целесообразно вести на колонках, заполненных частицами как можно меньшего размера. При этом необходимое число тарелок получают в значительно более коротких колонках, в которых из-за меньших Го наблюдается меньшее разбавление. Высота тарелки зависит от линейной скорости элюента, поэтому при анализе следует выбирать скорость потока, соответствующую минимальной высоте тарелки, т. е. проводить разделение при ймиш мин> Имакс- Разделительную способность в этом случае оптимизируют за счет времени анализа. [c.230]

При рассмотрении теории непрерывной ректификации уже установлено, что и тепло djD и орошение gojD должны быть обязательно больше некоторого вполне определенного минимума. Условие, отвечающее минимальным мгновенным значе- ниям djD или gnlD, состоит в том, чтобы пар, поднимающийся из куба на п-ю тарелку, и жидкость, с нее стекающая, находились в равновесии друг с другом. Эта идеальная картина процесса теоретически отвечает наличию в колонне бесконечно большого числа тарелок, но, как указывалось ранее, может [c.367]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология