Насадочные колонны число теоретических тарелок

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]

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]

По третьему методу кинетика выражается с помощью высоты, эквивалентной теоретической ступени изменения концентрации ВЭТС (для насадочных колонн), или к. п, д. тарелки (для тарельчатых колонн) движущая сила рассчитывается косвенно через число теоретических ступеней изменения концентрации (или теоретических тарелок). [c.671]

При расчете насадочной колонны основной задачей является выбор высоты насадки заданного типа. Существует несколько методов определения высоты. Они основаны на том, что по соответствующим уравнениям находят высоту, эквивалентную одной ступени концентрации (одной теоретической тарелке) или одной единице переноса массы Лд. Если в предварительном расчете определено необходимое число теоретических тарелок или число единиц переноса 2 , то, умножая или на соответствующее значение Лэ или Лэ, получают необходимую высоту насадки Н. [c.167]

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]

Значения высоты насадки, эквивалентной одной теоретической тарелке (ВЭТТ), и высоты единицы переноса массы (ВЕП) по аналогии с понятиями к. п. д. тарелки и числа единиц переноса в тарельчатых колоннах обозначают эффективность контакта или эффективность насадки. Эффективность насадочной колонны зависит от различных факторов от расходных параметров, физических свойств пара и жидкости и от типа насадки. Кроме того, на эффективность колонны сильно влияет неравномерность распределения потоков по сечению колонны, приводящая к избирательному движению пара и жидкости. [c.163]

Способы оценки эффективности насадочных колонн не являются столь же очевидными. В практике применяются насадки самых разнообразных форм и типов и колонны различных размеров наилучшие соотношения этих параметров были найдены чисто эмпирическим путем. Эффективность этих насадочных колонн, так же как и многих тарельчатых, обычно оценивают величиной высоты, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ) [И], или числом теоретических [c.28]

Определение числа теоретических тарелок и ВЭТТ при частичном орошении является делом более сложным. Изучение материального баланса как непрерывной, так и периодической ректификации с частичным орошением показывает, что изменение состава жидкости и пара от тарелки к тарелке будет в этом случае меньшим, чем в случае полного орошения. Это объясняется тем, что в течение любого долгого промежутка времени на тарелку поступают и покидают ее неравные количества жидкости и пара. Поэтому для нахождения числа теоретических тарелок при частичном орошении необходимо пользоваться другим способом построения и другими уравнениями. Эти методы (см. стр. 44 и следующие) учитывают влияние различной скорости потоков жидкости и пара на материальный баланс тарелки или секции насадочной колонны, а также усложняющее влияние других факторов, например непрерывное изменение составов при периодической ректификации с частичным орошением (стр. 45). [c.30]

Метод теоретических тарелок позволяет, таким образом, для противоточных аппаратов обойти расчет самого диффузионного процесса он заменяется расчетом равновесия, дополненным эмпирическими коэффициентами. Если известны коэффициенты переноса, то длину, эквивалентную одной теоретической тарелке, или коэффициент полезного действия можно рассчитать. Для тарельчатых колонн естественным представляется нестационарный метод расчета коэффициента полезного действия, подробно разработанный Кишиневским [8]. В этом методе рассматривается нестационарный процесс диффузии для жидкой частицы за время ее пребывания на тарелке, без пользования понятием приведенной пленки. Для насадочных колонн успешно применяется стационарный метод расчета в приближении двойной пленки при этом число теоретических тарелок выражается через число единиц переноса (ЧЕП), которое, согласно формуле (III, 38а), связано с критерием Стэнтона. Изложение этого вопроса можно найти в монографии Рамма [9], к которой и отсылаем интересующегося читателя. Анализ, учитывающий процессы не только диффузии, но и теплопередачи, дал Жаворонков [101. [c.167]

Хотя применение единиц переноса для расчета насадочной колонны часто более правомерно, чем метод теоретических тарелок, однако можно говорить о том, что данная насадочная колонна будет эквивалентна колонне, имеющей некоторое число теоретических тарелок. Действительно, если отношение наклона равновесной кривой к наклону рабочей линии то единица переноса и теоретическая тарелка становятся идентичными (см. гл. У1). Если 1,1>тУ / >0,9, [c.348]

Понятие о теоретических тарелках можно применить и к насадочной колонне, приравнивая ее к колпачковой колонне с такой же разделяющей способностью. В этом случае применяют понятие удельное число таре л о к , т. е. число теоретических тарелок, соответствующее по разделяющей способности 1 м высоты насадочной колонны. Удельное число тарелок в колонне с правильной укладкой насадки больше удельного числа тарелок в колонне с беспорядочно насыпанной насадкой. [c.133]

При расчете насадочных колонн можно использовать высоту слоя насадки, эквивалентную одной теоретической тарелке. Эту величину также определяют по опытным данным. Для получения высоты насадки во всей колонне число идеальных тарелок, полученное по расчету, умножают на высоту насадки, эквивалентную одной теоретической тарелке. [c.73]

Наиболее рационально описанный процесс горячей абсорбции может быть осуществлен в абсорбционной колонне. Хлористый водород очень хорошо растворим в воде. Поэтому требуется небольшая поверхность контакта фаз и процесс может быть осуществлен в колонне небольших размеров. Зависимость числа необходимых теоретических тарелок от концентрации получаемой соляной кислоты представлена на рис. 135. Для получения стандартной кислоты, содержащей 27,5% НО, требуются всего 4 теоретические тарелки, а 31% НС1 — 5. На практике применяются не тарельчатые, а более простые и удобные в эксплуатации насадочные колонны. [c.311]

Определение теоретического числа тарелок в тарельчатой колонне, необходимых для заданных условий. Для насадочной колонны соответствующей величиной будет высота насадки, эквивалентная одной теоретической тарелке. [c.693]

Соотношения между и (ВЕП) могут быть получены также непосредственно из уравнения (VII.37). При выводе точного соотношения между высотой, эквивалентной теоретической тарелке, и высотой единиц переноса необходимо рассмотреть дифференциал числа теоретических тарелок, соответствующий дифференциалу высоты насадочной колонны. Если равновесная и рабочая линии прямые, на основании рис. 89 имеем [c.213]

Очевидно, что каждая ступень построенной ломаной заключена между кривой равновесия и рабочей линией одной теоретической тарелки колонны. Аналогично поступают и при расчете насадочных ректификационных колонн. В этом случае вводится понятие эквивалентной высоты теоретической тарелки — высота насадки, которая имеет тот же коэффициент разделения, что и одна теоретическая тарелка, т. е. участок наса-дочной колонны, на котором происходит изменение состава, соответствующее одной ступени диаграммы Мак-Кэба — Тиле, Как следует из изложенного выше, при увеличении числа тарелок концентрация низкокипящей фракции в жидкости приближается к 1007о. но некоторые бинарные смеси отличаются тем, что содержание дистиллата достигает заданной величины меньше 100%, которая не может быть превышена при ректификации даже в случае бесконечно большого числа тарелок. Такие смеси называются азеотропными. Они отличаются тем, что кривая Х = Х ) пересекает диагональ диаграммы равновесия, где кривая равновесия проходит через точку [c.456]

В основу расчета насадочной дестилляционной колонны кладут обычно представление о высоте насадки Лжв- эквивалентной одной теоретической тарелке. Методы теоретического расчета Лэ ,, не могут считаться вполне разработанными. Поэтому эквивалентную высоту насадки лучше всего определять путем обработки опытных данных по работе заводских аппаратов. Для этого тем или иным методом рассчитывают число теоретических тарелок т , соответствующее фактически наблюдаемой степени отгонки летучего компонента, и общую высоту насадки Нц делят на Шд. [c.150]

Расчет числа теоретически идеальных тарелок, необходимых для работы абсорбера или десорбера (см. раздел 9.5), очень сходен с вычислениями числа единиц переноса, которые уже были описаны. Действительная высота насадочной колонны не известна до тех пор, пока не получены сведения о конкретной скорости межфазного переноса, выраженной через коэффициент абсорбции или через высоту единицы переноса. Аналогично нельзя определить и число истинных тарелок, пока мы не будем знать скорость межфазного переноса на каждой реальной тарелке. Такую информацию обычно выражают через эффективность тарелки . [c.527]

С помощью ВЭТТ можно разработать следующую сравнительно простую процедуру вычислений. Строится обычная диаграмма У—Х, и для секций ректификации и отгонки производится ступенчатый расчет числа теоретических тарелок. По составу на каждой ступеньке графика можно вычислить потоки, высоты единиц переноса для каждой фазы, наклон кривой равновесия, а также параметры Яоо и ВЭТТ. Высоту насадки, необходимую для каждой ступеньки, суммируют по всем ступенькам и таким образом находят высоту насадки в каждой секции колонны. Целесообразно осуществлять расчет в каждой секции, начиная с концов аппарата и двигаясь в направлении тарелки питания. Если колонна снабжена кубом-испарителем, то пар будет поступать в насадочную секцию при составе, с которым он выходит из куба этот состав определяется по диаграмме У—Х. Пример 9.16 иллюстрирует процедуру расчета для случая подачи жидкости при температуре кипения. Данный метод можно видоизменить и использовать для описания других ситуаций по принципам, изложенным выше. [c.540]

Метод теоретической тарелки иногда применяют и для расчета насадочных колонн. В этом случае для перехода от числа теоретических тарелок к высоту насадки пользуются понятием эквивалентной высоты тарелки, т. е. высоты насадки, соответствующей одной теоретической тарелке. Эквивалентную высоту можно найти, рассматривая построение на У, Л"-диаграмме (см. рис. 19) совместно с уравнением массообмена. [c.86]

На нашей установке ректификация осуществляется на насадочной колонне периодического действия с числом теоретических тарелок около 8. Как показали лабораторные опыты, нри разгонке алкилата на ректификационной колонне с 25—28 теоретическими тарелками целевая фракция получается достаточно чистой (95—96%) и ее без кристаллизации и фильтрации можно посылать на конденсацию. [c.136]

Высота колонны. Высота ректификационной колонны рассчитывается в зависимости от числа, типа контактных устройств и расстояния между ними. Расстояние между тарелками в промышленных колоннах обычно равно 0,4-0,7 м. Для насадочных колонн вводится понятие высоты насадки, эквивалентной одной теоретической тарелке, умножая которую на число теоретических тарелок, получают высоту всей насадки. [c.63]

В колоннах с насадками иринято но предложению Питерса [62] определять вместо числа тарелок высоту насадки, при которой насадка выполняет ту же работу, что и одна идеальная тарелка. Эта высота, эквивалев тная одной теоретической тарелке, сокращенно называется ВЭТТ. Очевидно, что для насадочной колонны высотой Н в случае, если она обладает той же погоноразделительной способностью, что и идеальная колонна с п тлрел- [c.204]

Существует и другой метод анализа работы насадочных колонн. Он состоит в том, что насадочная колонна в некотором смысле уподобляется тарельчатой колонне, чтобы можно было оперировать в расчетах высотой слоя насадки, эквивалентной теоретической тарелке. Под теоретической тарелкой в насадочной колонне понимается такой участок ректифицирующей части, а котором состав жидкости, стекающей с нижнего его конца, и состав пара, выходящего с его верхнего конца, связаны таким соотношением, которое эти жидкость и пар имели бы, находясь в термодинамическом равновесии. Таким образом, для каждого -го участка будет справедливо выражение вида (П.48). Отсюда число теоретических тарелок п, которым эквивалентна данная насадочная колонна при разделении заданной смеси, например, в безотборном режиме, может быть оп>ределено с помощью уравнения (П.50), если известен фактор разделения Ро для этой смеси с заданным значением а. Путем деления высоты ректифицирующей части на п определяется высота, эквивалентная теоретической тарелке— ВЭТТ. И наоборот, при известном значении ВЭТТ, /например, для колонны небольшой высоты нетрудно оценить величину п для такой же колонны большей высоты, разумеется, при одних и тех же условиях процесса. [c.69]

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]

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]

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]

Экспериментально установлено, что перекрестноточный насадоч-ный блок конструкции Уфимского государственного нефтяного университета (УГНТУ), выполненный из металлического сетчатовязаного рукава, высотой 0,5 м, эквивалентен одной теоретической тарелке и имеет гидравлическое сопротивление в пределах всего 1 мм рт. ст. (133,3 Па), т. е. в 3-5 раз ниже по сравнению с клапанными тарелками. Это достоинство особенно важно тем, что позволяет обеспечить в зоне питания вакуумной ПНК при ее оборудовании насадочным слоем, эквивалентным 10-15 тарелкам, остаточное давление менее 20-30 мм рт. ст. (27-40 гПа) и, как следствие, значительно углубить отбор вакуумного газойля и тем самым существенно расширить ресурсы сырья для каталитического крекинга или гидрокрекинга. Так, расчеты показывают, что при глубоковакуумной перегонке нефтей типа западно-сибирских выход утяжеленного вакуумного газойля 350-690 °С составит 34,1 % (на нефть), что в 1,5 раза больше по сравнению с отбором традиционного вакуумного газойля 350-500 °С (выход которого составляет 24,2 %). С другой стороны, процесс в насадочных колоннах можно осуществить в режиме обычной вакуумной перегонки, но с высокой четкостью погоноразделения, например, масляных дистиллятов. Низкое гидравлическое сопротивление регулярных насадок позволяет "вместить" в вакуумную колонну стандартных типоразмеров в 3-5 раз большее число теоретических тарелок. Возможен и такой вариант эксплуатации глубоковакуумной насадочной колонны, когда перегонка мазута осуществляется с пониженной температурой нагрева или без подачи водяного пара. [c.139]

Жидкость состава Ь (рис. 1) будет кипеть при 4 и находиться в равновесии с паром состава с. Тарелка, которая вызовет такое же изменение состава, какое происходит при идеальной простой перегонке, т. е. от а к й или от 6 к с, или же любое другое аналогичное изменение состава, например от с к е, и будет теоретической тарелкой. Концентрации легколетучего компонента, соответствующие этим равновесным составам пара и жидкости, отвечают концам отрезков горизонтальных прямых, лежащих между кривыми жидкости и пара на графиках подобного рода. Так как кривые жидкости и пара сходятся на ординатах, отвечающих составам чистых веществ, то очевидно, что в любой смеси разность составов, отвечающая действию одной теоретической тарелки, будет приближаться к составу чистого вещества. Кроме того, чем величина относительной летучести ближе к единице, тем ближе лежат кривые пара и жидкости друг к другу и тем меньше будет разница в составе, отвечающая одной теоретической тарелке. Насадочная колонка (или любой другой ректифицирующий прибор), на котором производят разделение, соответствующее двум последовательным ступеням или единицам, например от а до с, эквивалентна, как принято говорить, двум теоретическим тарелкам. Если высота такой насадочной колонки равна 25 см, то ВЭТТ равна 12,5 см. Подобное рассуждение применимо к любому числу теоретических тарелок и к любой высоте колонки. В настоящее время имеются колонки, эквивалентные более чем 100 теоретическимтарелкам. Можно ожидать, что для данной колонки или насадки ВЭТТ, определенная на разных двойных смесях, будет иметь примерно одинаковую величину, если эти смеси будут близкой химической природы и будут иметь близкие величины вязкости и поверхностного натяжения. Если же эти характерные свойства смесей сильно различаются, то, повидимому, в значительной степени изменяются толщина жидкой пленки, поверхность соприкосновения газа с жидкостью и скорость диффузии. Таким образом, одна и та же колонна или насадка может обладать весьма различными величинами ВЭТТ. Выражение рабочей характеристики колонны с помощью представлений о сопротивлении переносу вещества через пленку на границе раздела между паром и жидкостью получило существенное развитие, однако использование в расчетах теоретических тарелок и ВЭТТ имело и имеет значительно большее практическое значение. [c.11]

В тарельчатых колоннах необходимое число действительных тарелок находится умножением числа теоретических тарелок на коэффициент полезного действия тарелки, находимый раз навсегда экспериментально. В насадочных колоннах (скрубберах) определяется экспериментально длина насадки, эквивалентная одной теоретической тарелке. В аппаратах с пробулькиванием (барбо-тажем) из эксперимента находится высота подъема пузырьков, эквивалентная теоретической тарелке. [c.167]

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]

Таким образом, высота слоя насадки, соответствующая одной теоретической тарелке, составляет 140—160 мм. Следует отметить, что размеры самой колонны (соотношение высоты и диаметра), а также насадки (соотзюшение диаметра колонны и линейного размера насадочных тел) неблагоприятны, чем, повидимому, и объясняется сравнительно небольшое число теоретических тарелок, которому эквивалентна колонна. При существующих в колонне соотношениях должно особенно заметно сказаться стремление жидкости растекаться по насадке в направлении стенок и течь вблизи них, что ухудшает условия взаимодействия жидкости и пара. [c.145]

Расчет дистилляции обычно связан с определением числа теоретических тарелок при помощи различных методов. Вслед-сгвие этого целесообразно использовать понятие высоты эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) для характеристики работы насадочной дистилляционной колонны. Указанное понятие здесь кратко обсуждено. [c.537]