Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 4 (1110091), страница 152
Текст из файла (страница 152)
с возрастанием Я уменьшается высота колонны, но увеличивается ее сечение; кривая суммарных затрат на Р. также имеет минимум, к-рьй отвечает В т Рве, 4. К определению опптмюпного флегмового тиглю З -экппуатад. Раетодьк 2-канвтальиые затраты; 3-обюве затратм иа ректяфйкаивю. 71ню Леп Выбор рабочего флегмового числа часто проводят приблюкенно по ф-ле: В н=ьтт„, где ь= А „/Я вЂ” козф. избытка флегмы (обычно не превышает 105-(,5). При отсутствии даннгдх о ь для разделяемых смесей можно примеивть эмпирич. зависимость: Я = 1,3Я, + 0,3. Более точный метод расчета Аю, предполагает зйацне приведенных затрат и учет расходов, связанных с подачей сырья и подводом теплоты в колонну и организацией ее орошения, а также стоимость колонны и вспомогат.
оборудования. Равновесие между паром и жидкостью на реальных тарелках, как правило, не достигается и для определении их эффективности используют понятие кпд тарелки, или хцц Мерфри: Ц вЂ” (У У, - тйр — У, - ) (5) где у„, у„з -средние составы паров, поднимающегося с л-й тарелки и поступающего на нее; уе — состав пара, равновесный с составом жидкости, покидающей л-ю тарелку.
Коэф. ц зависит от структуры потоков иа тарелке, физ.-хим. са-в смеси, конструкции контактного устройства и изменяется в пределах 0,3 — 0,9 (для одной ТТ т( = !). Величина т) м. б. найдена по диффузионной модели массообмена между паром и жидкостью, если для данных типа тарелки и смеси известно число единиц переноса (Ню). При расчете насадочиых аппаратов (обычно графически или аналитически) определяют число ТТ, необходимых для заданного разделения, и высоту насадки, эквивалентную по эффективности одной ТТ (ВЭТТ). Последнюю находят, как правило, по опытным данным или эмпирич.
ур-пням. Более строгий метод расчета основан на использовании ур-ний массо- и теплопереноса. В последнее время было установлено, что перенос ЛЛК нз хашкости в пар связан как с диффузией, так и с теплообменом между паром и жидкостью. В любом сечении колонны т-ра пара выше т-ры жидкости, поэтому вследствие воздействия теплового потока часть жидкости испаряется и примерно такое же кол-ао пара конденсируется. Содержание ЛЛК в образующемся паре, естественно, выше, чем в жидкости, а содержание в ней ЛЛК после конденсации пара ниже, чем в паровой фазе. Т.обр., в результате испарения и конденсации возникает дополнит.
конвективный поток ЛЛК из жидкости в пар за счет термической Р. 455 Общее кол-во ЛЛК, передаваемого нз пара в жидхосуь, определяется суммой диффузионного (Н,) и термич. (Н„) потоков. Поэтому локальньгй общвй коэф. массопередачи К при Р, находится по ур-нию: а (у, — хг) (г, — г ) (6) г(Р' — У) где К, = (Ц)т + ю/)3„) — коэф.
массопередачи, вычисляемый по ур-пням физ. абсорбции; (3ю (3 — коэф. массоотдачи в паровой и жидкой фазах; ю — наклон линии равновесия; а -коэф. теплоотдачи при конденсации пара; г-теплота испарения; х„уг-концентрации ЛЛК на границе раздела фаэ; Го 7 -т-РЫ На ГРаНИЦЕ РаЗДЕЛа И В ЯДРЕ ПОтОКа жнД- кости. Средний коэф.
массопередачи а пределах изменения концентраций в колонне от у, до ув рассчитывают по ур-иию: 1 Б= — К4У, Уз Утз тт а высоту слоя насадка в колонне по ф-ле: тз Г Н гту (8) 3 КнЕ уе — у тз где 6-расход пара; а — иов-сть контакта фаз в расчете на единицу объема аппарата; Р-площадь поперечного сечения колонны. В общем случае потоки пара и жидкости, а также величины К и (у* — у) зависят от у н кривизны равновесной линии и вычисление Н необходимо проводить численным методом или с помощью ЭВМ. Периодическая Р. (рис. 5). В хуб колонны загружают определенное кол-во подлежащей разделению смеси, где она нагревается до т-ры квления н испаряется, Образующиеся пары проходят через колонну, взаимодействуя в противотоке с жидкостью, поступыощей из дефлегматора.
В ием коиденсируются выходящие из колонны богатые ЛЛК пары, направляемые далее в делитель потоков. Часть конденсата (флегма) поступает обратно а колонну, др. часть (дистиллнт)-через холодильник в один из сборников. Рио. 5, Ректяфнкапяоняая уогаяовка перноднч, деветвна 1-куб; 2-колонна; 3-дефлегматор; 4-деююель потоков; 5-кололнльюю; 6, у-еборюпю. Установки для периодической Р. подразделяются на агрегаты, работающие прн постоянном флегмовом числе, и агрегаты, фуикпионирующие при переменном л( и постоянном составе дистиллята.
Нанб. широко распространены в иром-сти установки первого типа. Для этого случая изменение составов кубовой жидкости и дистиллята показано на рис. 6. В начале Р. концентрация ЛЛК в кубовой 456 Рао. т. Устапоака дла атсо. тропноя ректификацна: 1- ректифнкап. «опонии; з-реге. иеран, колонна; 3 дсфлегматор; Е-раадслат. сосуд; Р- рззмдсюшгж степе. Рис, б.
Рабочие линна пераодаческоя ректнфикедин с оостоанным флсгмоаым числом. 1 др — — /'(Х) г/д, дл — хы з (9) г 1 Я= Вг(д. х„— хн, й (10) Рнс. 8. Устаноака длл молеку- ларноя рсктификации. жидкости равна ду, а в дистилляте — хн. По мере течения процесса концентрация ЛЛК в кубе будет уменьшаться и принимать значения д„х и т.
д. Соотв. понизятся концентрации ЛЛК в дистилляте, принимая значения Рд, дд и т, д. В результате будет получен дисгиллят среднего состава в пределах хд-хр„, и остаток в кубе состава х„,. Из рис. 6 следует, что при А.= сопи! наклон всех рабочих линий, равный В/(л — 1), не зависит от концентрации ЛЛК, поэто- 0 хх хд,тг хл хд хр» хр тр х му линии смещаются параллельно своему первонач. поло- жепню. Срелний состав полученного дистнллята м.б.
рас- считан по ур-иию: к' если известна зависимость между составами кубовой жидкости н дистиллята. При постоянном составе дистиллята, переменном Я и известной его зависимости от концентрации ЛЛК графич. интегрированием можно найти среднее флегмовое число по ур-ншо: Азеотропная Р. Для нек-рых бинарных смесей кривые равновесия у" = гр(х) при определенных условиях пересекают диагональ у-х-диаграммы; в точке пересечения составы пара и жидкости одинаковы (азеотропная смесь), вследствие чего подобные смеси обычной Р. разделить невозможно.
Поэтому к исходной смеси добавляют р-ритель — т.наз. разделяющий агент, образующий с одним из компонентов азеотропную смесь, к-рая при Р. выделяется в виде дпстиллята; кубовая жидкость представляет собой высококипящий компонент с минам. содержанием разделяющего агента. Однако его выделение нз азеотропной смеси (дистиллята) затруднено. Один из методов, позволяющий осуществить рецикл р-рителя, заключается в применении таких разделяющих агентов, к-рые обладают ограниченной взаимной р-римосгью в компонентах, отбираемых в виде дистиллята. При этом благодаря его расслаиванию в разделит.
сосуде слой, обогащенный ЛЛК, поступает в среднюю часть регенерац. колонны, откуда в результате Р. в виде кубового продукта отбирается ЛЛК исходной смеси, а в виде днстнллята-азеотроп, направляемый в разделит. сосуд (рис. 7). Экстраитвввую Р. используют обычно для разделения смесей близкокнпящих компонентов, характеризующихся низкой относит. летучестью а.
Разделение таких смесей приходятся проводить в колоннах с очень большим числом ТТ и высоким расходом пара из-за необходимости поддерживать большое Я. Однако если к исходной смеси добавить практически иелетучнй разделяющий компонент, способный повысить а оси. компонентов, разделение можно осущест- 457 РЕКТИ ФИКЦИЯ 233 вить в двух ректяфнкац. колоннах. На одну нз верх. тарелок первой колочны подается разделяющий агент, к-рый раста. в потоке флегмы н повышает а смеси, в результате чего в аиде дистиллята выделяется ЛЛК, а в виде остатка-смесь ТЛК и разделяющего агента.
Эта смесь направляется в середину второй колонны, где, в свою очередь, разделяется на ТЛК (дястиллят) и остаток (разделяющий агент), к-рый возвращается в первую колонну. Методы азеотропной и экстрактивной Р. находят широкое применение для разделения близкокипюцнх углеводородов нефти и сжиженных прнр. газов, жидких смесей в произ-ве жирных к-т, получения безводного этилового спирта и др. Молекулярная Р., наз. также многоступенчатой мол. дистиллвцией, используется длл разделения смесей малолетучпх и термически нестойких в-в.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
