Вся теория (1094484), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Gп=Gд*(R+1); L=R*Gд (проинтегрируем)

(R+1)(Yp-Y)=R(Xд-X); Xд=Yд

—ур-е рабочей линии для верхней части колонны.

y=A’x-B-ур-е прямой линии

Для нижней части колонны:

Gп=Gд(R+1); L=(R+F)Gд

(R+1)(Y-Yw)=(R+F)(X-Xw); Xп=Yп

—ур-е рабочей линии нижней части колонны.

Y=A’x+B—ур-е прямой линии.

Можно найти ур-е для выражения флегмового числа:

X=Xf; Y=Yf

Положение рабочих линий зависит от способа питания колонны исходной смесью:

1. Исходная смесь подается в колонну при температуре ниже темп-ры кипения

2. Исх смесь подается в колонну при темп-ре кипения

3. Колонна питается смесью, получ-ной насыщен. паром и ж-тью

4. ----------------------------------------------------насыщ-м паром

5. ----------------------------------------------перегретым паром

Минимальное и оптимальное флегмовое число

Построение рабочей линии при флегмовом числе Rmin:

Наносят на х-у диаграмму ряд рабочих линий при различных R в пределах от Rmin до R∞. Для каждого значения R методом графич-го интегрирования находят число единиц переноса my.

Vкол=Fк*Hк; Hк~my (высота колонны пропорц-на числу единиц переноса)

, м³/с

При увелич-и R, D тоже увелич-ся.

Т.о., Vк (R+1)*mу

Далее строят график зависимостей по получ-м данным (см. график в лекции)

При увелич-ии R, число ступеней уменьш-ся, высота колонны тоже уменьш-ся.

Построение рабочей линии при флегмовом числе R=Ropt.

По рис. 12.13 (а):

1. Т. 1и 2 отмечают по заданным составам дистиллята и кубового остатка.

2. Абсцисса т.3 соответствует составу исх-й смеси Xf

3. Зная значения Ropt, находим значение В, откладываем его на оси ординат и соединяем с т.2.

, X=0

4.на пересечении данной линии с Xf отмечам т.3 и проводим линию 3-1.

17. Изображение рабочих линий ректификации в диаграмме у-х.

Положение линий рабочих концентраций в у-х диаграмме зависят не только от состава исходной смеси, но также от ее тепловых параметров. Возможны следующие случаи питания аппарата исходной смесью: 1) при температуре ниже, чем температура кипения; 2) при температуре кипения; 3) смесью насыщенного пара и жидкости; 4) насыщенным паром; 5) перегретым паром.

-Питание аппарата жидкой смесью при температуре кипения.

В рассматриваемом случае возможны два предельных положения рабочих линий: 1-3’ для верха и 3’-2 для низа колонны; 1-3’’ для верха и 3’’-2 для низа колонны.

Первому положению отвечает бесконечно большое флегмовое число, при котором отрезок, отсекаемый на оси ординат рабочей линией верхней части колонны, B= x_p/(R+1)=0, и, следовательно, изменение рабочих концентраций в аппарате отвечает уравнению y=x и обе рабочие линии лежат на диагонали диаграммы.

В этих условиях ректификационный аппарат работает без отбора дистиллята и кубовой жидкости, что допустимо и целесообразно только при испытаниях аппаратуры и при проведении научно-исследовательских работ.

-Питание аппарата насыщенными парами. (рис. 12,12 б)

18. Влияние флегмового числа на размеры ректификационной колонны и расход тепла при ректификации. Оптимальное флегмовое число.

Поскольку проведение ректификации связанно с испарением жидкости и соответствующими затратами тепла, на основании изложенного можно сформулировать одно из важнейших правил ректификации: с уменьшением флегмового числа и, следовательно, затрат тепла на проведение процесса уменьшается движущая сила, и наоборот.

Оптимальное (рабочее) флегмовое число можно найти, исходя из минимального объема колонны.

Количество пара, проходящего через ректификационную колонну, равно V_P= G_P(R+1)/(3600p_G), где V_P- объемная скорость пара в колонне, м³/с; p_G- плотность смеси ,кг/м³; G_P- количество дистиллята, кг/ч

Сечение колонны при заданной скорости пара и G_P является величиной, пропорциональной (R+1), а высота аппарата пропорциональна числу единиц переноса. Следовательно, произведение m_x(R+1) пропорционально рабочему объему аппарата.

19. Схема периодически действующей ректификационной установки. Рабочие линии процессов с переменным и постоянным флегмовым числом.

При R=const наклон рабочих линий не зависит от концентраций. В начале процесса концентрация легко летучего компонента в кубовой жидкости x_f, а дистиллята x_д. По мере течения процесса концентрация кубовой жидкости уменьшается, принимая значения x1,x2…до x_W, соответственно, будет уменьшаться концентрация легко летучего компонента и в дистилляте.

Данный процесс для малотоннажных производств имеет преимущество даже по сравнению с процессами непрерывной ректификации и состоит в том, что разделение смесей из любого числа компонентов возможно из одного ректификационного аппарата.

При R≠const. По мере отгонки легко летучего компонента концентрация жидкости в кубе будет уменьшаться от x_f до x_w, проходя промежуточные х1, х2… Флегмовое число непрерывно изменяется от минимального в начале процесса и до максимального в конце. Следовательно, требуется непрерывное и строго программное изменение питания колонны по раме и флегме. На практике обеспечить этот процесс очень трудно.

20. Схема периодически действующей ректификационной установки. Изображение процесса в у-х диаграмме при постоянном составе дистиллята.

По мере отгонки легко летучего компонента концентрация жидкости в кубе будет уменьшаться от x_f до x_w, проходя промежуточные х1, х2… Для обеспечения постоянного состава дистиллята процесс ректификации необходимо проводить при непрерывно изменяющемся флегмовом числе: минимальном в начале процесса и максимальном в конце. Следовательно, требуется непрерывное и строго программное изменение питания колонны по раме и флегме. На практике обеспечить этот процесс очень трудно.

22Построение кинетической кривой и определение числа тарелок.

Чтобы определить число тарелок колонны, рассмотрим предвари­тельно принцип работы тарелки. В отличие от насадочного аппарата, схема работы которого близка к модели полного вытеснения пара и жидкости, на тарелке наблюдается перекрестный ход тока газа (пара) к потоку жидкости (рис. 13-24).

С верхней тарелки жидкость приходит концентрацией х_н, про­текает по тарелке и за счет массообмена с паром уходит с тарелки, имея концентрацию х_к, отличающуюся от х_н. Газ (пар) приходит с ниже расположенной тарелки при концентрации у_н и уходит с та­релки при концентрации у_к.

Схема изменения концентрации жидкости в координатах l-x (где I — длина пути жидкости на тарелке) представлена на рис. 13-24. Концентрация жидкости х_н меняется скачком до концентрации (смешение двух жидкостей с различными концентрациями легко­летучего), и далее плавно от х'_а меняется до х_к. Если бы на тарелке вследствие барботажа пара происходило полное перемешивание жидкости, то концентрация жидкости на всем участке оставалась постоянной и равной х_к. Исключая отдельные частные случаи, можно * принять с небольшой ошибкой, что на тарелке происходит полное перемешивание жидкости, ее концентрация по всей длине тарелки равна х_к. Газ(пар) вдоль зоны контакта фаз (по высоте слоя жидкости) полностью вытесняется, а его концентрация меняется от у_н до у_к Рассмотрим на графике (рис. 13-25) схему работы тарелки. Для этого построим равновесную кривую 1 и рабочую линию про­цесса 2. Уравнение рабочей линии связывает концентрации газа (пара) и жидкости над и под тарелкой для любой тарелки. Выделим в ректификационной или абсорбционной колоннах какую-либо тарелку, для которой значения у_н и у_к, х_н и х_к будут такими, как показано на графике.

Пар, барботируя через жидкость, не приходит в состояние равно­весия с ней, поэтому у_к < г/_р. Концентрация жидкости в случае полного ее перемешивания меняется скачком до х_к; этому изменению соответствует пунктирная линия BD. Концентрация пара изменяется от у_н до у_к; этому изменению соответствует линия А В.

Начальной движущей силой по пару будет являться разность Ур ~ Ун> конечной у_р — у_к, а средней движущей силой —

Из исходного графика и равенства следует;

или

Зная величину е , можно найти положение точки В. Выше и ниже расположенные тарелки изобразятся на диаграмме аналогич­ными ступеньками, причем концентрация жидкости, стекающей с выше расположенной тарелки, будет величиной х_н, а концентрация жидкости, покидающей тарелку ABD, будет начальной концентра­цией жидкости для ниже расположенной тарелки. Зная для двух соседних тарелок величины е , можно также найти положение точек В' и В". Линия, проходящая через эти точки, носит назва­ние кинетической кривой.

Следовательно, чтобы найти число тарелок колонны, достаточно между кинетической и рабочей линиями вписать ступенчатую лома­ную линию в интервале рабочих концентраций; число ступеней этой ломаной равно искомому числу реальных тарелок нолонны.

Положение кинетической линии можно определить так. Из основ­ного уравнения массопередачи, записанного для одной тарелки

, получаем

Поверхность контанта фаз в случае барботажа определить труд­нее. Поэтому коэффициент массопередачи относят к площади барбо­тажа тарелки F₆ и обозначают K_yf, а число единиц переноса как

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)