ВУЗ:
Составители:
Рис. 2. Конструктивная схема колпачка
Задачей расчета ректификационных колонн является
определение основных размеров колонны (диаметра, высоты),
характеристик и размеров внутреннего устройства (тарелок,
колпачков, насадки), материальных потоков и затрат тепла.
Исходными данными для расчета обычно являются
производительность колонны (по готовому продукту),
начальная и конечная концентрации низкокипящего
компонента смеси. Кроме того, для расчета необходимо
иметь сведения о физических свойствах компонентов в
жидком и парообразном состоянии, а также опытные или
справочные данные об изменении содержания или упругости
паров в зависимости от температуры, по которым строится
диаграмма равновесия.
В расчете используются уравнения материального и
теплового балансов, уравнения рабочей линии процесса и
ряд зависимостей, полученных аналитическим и
эмпирическим путем.
Диаграмма равновесия и рабочие линии процесса.
Кривая равновесия разделяемой смеси строится по опытным
или справочным данным (рис.3). При этом х и у —
молярные содержания низкокипящего компонента в
жидкости и в равновесном паре. Для смесей,
5
подчиняющихся закону Рауля (идеальные смеси),
диаграмма равновесия х — у может быть построена, если
известно как изменяются упругости паров чистых
компонентов в зависимости от температуры. В этом случае
значения х и у вычисляют по соотношениям:
ba
b
PP
PP
х
−
−
= ; (1)
P
xP
y
a
=
, (2)
где Р —общее давление паров смеси;
Р
а
< Р
ь
— парциальные давления паров чистых компонентов
А и В.
На диаграмму равновесия наносят рабочие линии
верхней и нижней части колонны. Рабочая линия
верхней части колонны выражает зависимость между
содержанием низкокипящего компонента в поднимающемся
паре (у), стекающей жидкости (х), готовом продукте (х
д
),
флегмовым числом (R)и выражается уравнением:
11
+
+
+
=
R
x
x
R
R
y
д
. (3)
Обычно в дефлегматоре происходит полная
конденсация паров. Тогда состав поднимающегося с
верхней тарелки пара равен составу готового продукта и
флегмы, а рабочая линия верхней части колонны проходит
через точку пересечения диагонали с ординатой точки х
д
и отсекает на оси у отрезок
1+
=
R
x
B
д
.
Рабочая линия нижней части колонны проходит через
точки пересечения рабочей линии верхней части колонны с
ординатой точки х
F
и диагонали с ординатой точки х
w
.
Уравнение рабочей линии нижней части колонны будет:
6
подчиняющихся закону Рауля (идеальные смеси),
диаграмма равновесия х — у может быть построена, если
известно как изменяются упругости паров чистых
компонентов в зависимости от температуры. В этом случае
значения х и у вычисляют по соотношениям:
P − Pb
х= ; (1)
Pa − Pb
Px
y= a , (2)
P
Рис. 2. Конструктивная схема колпачка где Р —общее давление паров смеси;
Ра< Рь — парциальные давления паров чистых компонентов
Задачей расчета ректификационных колонн является А и В.
определение основных размеров колонны (диаметра, высоты), На диаграмму равновесия наносят рабочие линии
характеристик и размеров внутреннего устройства (тарелок, верхней и нижней части колонны. Рабочая линия
колпачков, насадки), материальных потоков и затрат тепла. верхней части колонны выражает зависимость между
Исходными данными для расчета обычно являются содержанием низкокипящего компонента в поднимающемся
производительность колонны (по готовому продукту), паре (у), стекающей жидкости (х), готовом продукте (хд),
начальная и конечная концентрации низкокипящего флегмовым числом (R)и выражается уравнением:
компонента смеси. Кроме того, для расчета необходимо R x
иметь сведения о физических свойствах компонентов в y= x+ д . (3)
R +1 R +1
жидком и парообразном состоянии, а также опытные или Обычно в дефлегматоре происходит полная
справочные данные об изменении содержания или упругости конденсация паров. Тогда состав поднимающегося с
паров в зависимости от температуры, по которым строится верхней тарелки пара равен составу готового продукта и
диаграмма равновесия. флегмы, а рабочая линия верхней части колонны проходит
В расчете используются уравнения материального и через точку пересечения диагонали с ординатой точки хд
теплового балансов, уравнения рабочей линии процесса и x
ряд зависимостей, полученных аналитическим и и отсекает на оси у отрезок B = д .
эмпирическим путем. R +1
Диаграмма равновесия и рабочие линии процесса. Рабочая линия нижней части колонны проходит через
Кривая равновесия разделяемой смеси строится по опытным точки пересечения рабочей линии верхней части колонны с
или справочным данным (рис.3). При этом х и у — ординатой точки хF и диагонали с ординатой точки хw.
молярные содержания низкокипящего компонента в Уравнение рабочей линии нижней части колонны будет:
жидкости и в равновесном паре. Для смесей,
5 6
