Массообменные процессы. Никалаев Г.И - 25 стр.

     Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с           параметра в значительной мере определяются гидродинамическим
поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении               режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит, от
кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара          скоростей и физических свойств фаз, а также от типа и размеров
примерно равен составу кубового остатка xW , т.е. обеднен         насадок.
легколетучим компонентом. В результате массообмена с                   При выборе типа насадок для массообменных аппаратов
жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для           руководствуются рядом соображений (см. гл.1, разд. 1.3; там же
более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в          приведены основные характеристики различных насадок). При
соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью                проведении процессов вакуумной ректификации с целью
(флегмой) состава xP, получаемой в дефлегматоре 6 путем           снижения гидравлического сопротивления выбирают специальные
конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата         виды насадок, обладающих большим свободным объемом.
выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения     Наиболее правильно выбор оптимального типа и размера насадки
– дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и            может быть осуществлен на основе технико-экономического
направляется в промежуточную емкость 8.                           анализа общих затрат на разделение в конкретном
     Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно                технологическом процессе.
выводится кубовая жидкость — продукт, обогащенный                      Ориентировочный выбор размера насадочных тел можно
труднолетучим     компонентом,    который     охлаждается     в   осуществить исходя из следующих соображений. Чем больше
теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.                    размер элемента насадки, тем больше ее свободный объем (живое
     Таким     образом,   в     ректификационной      колонне     сечение) и, следовательно, выше производительность. Однако
осуществляется     непрерывный      неравновесный      процесс    вследствие меньшей удельной поверхности эффективность
разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким        крупных насадок несколько ниже. Поэтому насадку большого
содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток           размера применяют, когда требуются высокая производительность
(обогащенный труднолетучим компонентом).                          и сравнительно невысокая степень чистоты продуктов разделения.
     Задание        на      проектирование.         Рассчитать         В    ректификационных       колоннах,   работающих       при
ректификационную колонну непрерывного действия для                атмосферном давлении, для разделения агрессивных жидкостей, а
разделения бинарной смеси бензол – толуол, если                   также в тех случаях, когда не требуется частая чистка аппарата,
производительность по исходной смеси F = 5 кг/с; содержание       обычно применяют керамические кольца Рашига. Для данного
легколетучего компонента [% (масс.)]: в исходной смеси xF = 35;   случая примем насадку из керамических колец Рашига размером
                                                                  50Ч50Ч5 мм. Удельная поверхность насадки a = 87,5 м2/м3,
в дистилляте xP = 98; в кубовом остатке xW = 1,7; давление в
                                                                  свободный объем ε = 0,785 м3/м3, насыпная плотность 530 кг/м3.
паровом пространстве дефлегматора Р = 0,1 МПа.                         Насадочные колонны могут работать в различных
                                                                  гидродинамических режимах [1]: пленочном, подвисания и
     2.1. Расчёт насадочной ректификационной колонны              эмульгирования. В колоннах большой производительности с
                   непрерывного действия.                         крупной насадкой осуществление процесса в режиме
                                                                  эмульгирования приводит к резкому уменьшению эффективности
     Расчет ректификационной колонны сводится к определению
                                                                  разделения, что объясняется существенным возрастанием
ее основных геометрических размеров – диаметра и высоты. Оба
                                                                                                  47
                             46