Химическая технология. Носенко В.Н - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ОмГУ | Омск

Составители: 

Рубрика: 

51
лонну под нижнюю тарелку. По мере продвижения через тарелки
пар все в большей степени обогащается легколетучим компонен-
том. С верхней тарелки пар уходит в конденсатор (дефлегматор),
где полностью конденсируется.
Часть образовавшегося конденсата – жидкости с высокой
концентрацией более летучего компонента – поступает на верх-
нюю тарелку колонны. Эту часть жидкости называют флегмой G
R
.
Остальную жидкость отбирают в качестве верхнего продукта –
дистиллята G
D
. Флегма, стекая вниз по тарелкам, обедняется бо-
лее летучим компонентом и приходит в куб-испаритель состоящей
в основном из менее летучего компонента. Часть этой жидкости
отбирают в качестве нижнего продукта разделения – кубового ос-
татка G
w
. Исходную бинарную смесь (питание) G
F
подают на
одну из тарелок средней части колонны, на которой состав жидко-
сти близок составу питания.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществля-
ется непрерывный процесс разделения подаваемой в колонну ис-
ходной смеси G
F
состава x
F
на дистиллят G
D
с высоким содер-
жанием более летучего компонента x
D
и кубовый остаток G
w
с ма-
лой его концентрацией x
w
. Концентрации x
D
и x
w
получаемых про-
дуктов разделения зависят от числа тарелок в колонне и от режима
ее работы.
Для обогрева испарителей ректификационных колонн наи-
более часто применяют насыщенный водяной пар. Реже исполь-
зуют электронагрев, топочные газы и высокотемпературные орга-
нические теплоносители. Охлаждение конденсаторов (дефлегма-
торов) производят чаще всего водой, реже – атмосферным возду-
хом.
В математическое описание процесса ректификации в та-
рельчатых колоннах входят следующие основные соотношения:
1. Уравнение равновесия при общем давлении в системе
n = const:
у
*
= f(x). (5.1)
2. Уравнение материального баланса по потокам (общее)
(см. рис. 5.1.)
G
F
= G
D
+ G
w
(5.2)
52
или
F = l + W, (5.3)
где F = G
F
/G
D
, W = G
W
/G
D
– так называемые относительные мо-
лярные расходы питания и кубового остатка соответственно.
3. Уравнение материального баланса колонны по наиболее
летучему компоненту:
G
F
x
F
= G
D
x
F
+ G
w
x
F
(5.4)
или
Fx
F
= x
D
+ W x
w
(5.5)
4. Уравнения рабочих линий, связывающие составы пара и
жидкости в сечениях между тарелками:
а) в верхней части колонны, т. е. выше ввода питания
y = Rx/V + x
D
/V, (5.6)
б) в нижней части колонны, т. е. ниже ввода питания
у = (R + F) x / V – (l – F)/V, (5.7)
где относительный молярный расход пара V и флегмовое число
определяются соотношениями:
V = G
V
/G
D
, (5.8)
R = G
R
/G
D
. (5.9)
Из материального баланса дефлегматора следует, что
G
V
= G
R
+ G
D
(5.10)
или
V = R + 1. (5.11)
Уравнения рабочих линий – это материальные балансы час-
тей колонны по более летучему компоненту (после небольших
преобразований). При допущении, что молярные потоки пара Gy и
жидкости G
R
– для верхней части и G
R
+ G
F
– для нижней постоян-
ны, рабочие линии прямые.
5. Соотношение для оценки работы отдельных тарелок ко-
лонны:
η = (y
i
– y
i–1
)/(y
i
* – y
i–1
). (5.12)
Величину η называют КПД тарелки, эффективностью раз-
деления, коэффициентом обогащения. Числитель в (5.12) – это 
лонну под нижнюю тарелку. По мере продвижения через тарелки         или
пар все в большей степени обогащается легколетучим компонен-                                      F = l + W,                    (5.3)
том. С верхней тарелки пар уходит в конденсатор (дефлегматор),
                                                                    где F = GF/GD, W = GW/GD – так называемые относительные мо-
где полностью конденсируется.
                                                                    лярные расходы питания и кубового остатка соответственно.
      Часть образовавшегося конденсата – жидкости с высокой
                                                                          3. Уравнение материального баланса колонны по наиболее
концентрацией более летучего компонента – поступает на верх-
                                                                    летучему компоненту:
нюю тарелку колонны. Эту часть жидкости называют флегмой GR.
Остальную жидкость отбирают в качестве верхнего продукта –                                 GF xF = GD xF + Gw xF                (5.4)
дистиллята GD. Флегма, стекая вниз по тарелкам, обедняется бо-      или
лее летучим компонентом и приходит в куб-испаритель состоящей                                 FxF = xD + W xw                   (5.5)
в основном из менее летучего компонента. Часть этой жидкости              4. Уравнения рабочих линий, связывающие составы пара и
отбирают в качестве нижнего продукта разделения – кубового ос-      жидкости в сечениях между тарелками:
татка Gw. Исходную бинарную смесь (питание) GF подают на                  а) в верхней части колонны, т. е. выше ввода питания
одну из тарелок средней части колонны, на которой состав жидко-
сти близок составу питания.                                                                   y = Rx/V + xD/V,                  (5.6)
      Таким образом, в ректификационной колонне осуществля-               б) в нижней части колонны, т. е. ниже ввода питания
ется непрерывный процесс разделения подаваемой в колонну ис-                            у = (R + F) x / V – (l – F)/V,          (5.7)
ходной смеси GF состава xF на дистиллят GD с высоким содер-         где относительный молярный расход пара V и флегмовое число
жанием более летучего компонента xD и кубовый остаток Gw с ма-      определяются соотношениями:
лой его концентрацией xw. Концентрации xD и xw получаемых про-
дуктов разделения зависят от числа тарелок в колонне и от режима                                 V = GV/GD,                     (5.8)
ее работы.                                                                                       R = GR/GD.                     (5.9)
      Для обогрева испарителей ректификационных колонн наи-               Из материального баланса дефлегматора следует, что
более часто применяют насыщенный водяной пар. Реже исполь-                                     GV = GR + GD                    (5.10)
зуют электронагрев, топочные газы и высокотемпературные орга-
                                                                    или
нические теплоносители. Охлаждение конденсаторов (дефлегма-
торов) производят чаще всего водой, реже – атмосферным возду-                                     V = R + 1.                   (5.11)
хом.                                                                      Уравнения рабочих линий – это материальные балансы час-
      В математическое описание процесса ректификации в та-         тей колонны по более летучему компоненту (после небольших
рельчатых колоннах входят следующие основные соотношения:           преобразований). При допущении, что молярные потоки пара Gy и
      1. Уравнение равновесия при общем давлении в системе          жидкости GR – для верхней части и GR + GF – для нижней постоян-
n = const:                                                          ны, рабочие линии прямые.
                            у* = f(x).                      (5.1)         5. Соотношение для оценки работы отдельных тарелок ко-
                                                                    лонны:
      2. Уравнение материального баланса по потокам (общее)
(см. рис. 5.1.)                                                                           η = (yi – yi–1)/(yi* – yi–1).        (5.12)
                         GF = GD + Gw                       (5.2)         Величину η называют КПД тарелки, эффективностью раз-
                                                                    деления, коэффициентом обогащения. Числитель в (5.12) – это
                               51                                                                  52

Страницы