Расчет тарельчатых ректификационных колонн

После определения оптимального флегмового числа основной расчетной величиной, характеризующей высоту ректификационного аппарата, является число ступеней контакта (тарелок) в нем.

Рассмотрим на графике (рис. 11.16) схему работы произвольной тарелки в ректификационной колонне. Для этого в первую очередь построим равновесную кривую 1 и рабочую линию процесса 3. С верхней тарелки жидкость приходит на рассматриваемую тарелку с концентрацией х протекает по ней и за счет массообмена с паром удаляется с тарелки, имея концентрацию х_н, отличающуюся от х_н. Газ (пар) приходит с ниже расположенной тарелки при концентрации у_н и покидает тарелку с концентрацией у_к.

Поскольку пар, барботируя через жидкость, не приходит с ней в состояние равновесия, у_к < у_равн. Таким образом концентрация жидкости в случае ее полного перемешивания на тарелке меняется скачком от х_н до х_к (линия BD). Концентрация пара изменяется

от у_н до у_к (линия АВ). Положение точки В можно найти из отношения отрезков

где е – основание натурального логарифма; η_м – эффективность тарелки по Мэрфи, представляющая собой отношение действительного изменения концентраций в паровой фазе к предельно возможному

Выше- и нижерасположенные тарелки изобразятся на диаграмме (см. рис. 11.16) аналогичными ступеньками. Линия, проходящая через точки В', В, В", называется кинетической линией, которая показывает, какие действительные концентрации достигаются в тарельчатой колонне.

Следовательно, для определения числа тарелок в колонне достаточно вписать ступенчатую ломаную линию в интервале рабочих концентраций между кинетической и рабочей линиями. Число ступеней этой ломаной равно искомому числу реальных тарелок колонны.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются физический смысли назначение процессов дистилляции и ректификации?

2. Каким образом осуществляется графическое выражение условий равновесия между паром и жидкостью в процессе ректификации?

3. Какие технологические способы осуществления процесса дистилляции существуют?

4. Какова схема устройства непрерывнодействующей ректификационной установки?

5. Что характеризует и как определяется оптимальное флегмовое число при работе непрерывнодействующей ректификационной установки?

6. Какие режимы работы периодически действующих ректификационных установок существуют?

7. В чем заключается принцип экстрактивной и азеотропной ректификации?

8. Какие типы ректификационных аппаратов используют в промышленности?