Допущения при ректификации.
Ректификация. Поскольку ректификация – это процесс многократного тепломассообмена (испарения и конденсации), при этом достигается высокая степень разделения однородных жидких систем на компоненты. Этот процесс можно проиллюстрировать с помощью t-x,y диаграммы. Нагрев исходную смесь состава Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях: 1. под вакуумом - для термонеустойчивых систем (мазут, смолы) 2. под атмосферным давлением 3.под давлением (для разделения смесей являющихся газообразными при нормальных температурах). Далее мы будем рассматривать ректификацию только при атмосферном давлении.
Схема непрерывно действующей ректификационной установки. 1.бак исходной смеси 2.подогревательсмеси 3.куб (испаритель)- предназначен для создания паровой фазы (кипит смесь и флегма) 4.исчерпывающая часть колонны (отгонная) 5.укрепляющая часть колонны (концентрационная) 6.деылегматор – предназначен: а) для частичной конденсации пара (флегмы) б) или для полной конденсации пара (флегма + дистиллят) 7.разделительный стакан 8.воздушка 9.холодильник - дистиллята 10.холодильник кубового остатка 11,12.приемные емкости продукта 13.питающая тарелка
Допущения при ректификации.
Для упрощения описания и расчетов процесса ректификации сделаем ряд допущений: 1.исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения 2. на тарелке устанавливается равновесие 3. количество пара, идущее по колонне, постоянно G=const 4. жидкостной поток, в каждой части колонны, постоянен L=const 5.состав пара и жидкости в кубе одинаков 6.состав пара и жидкости в дефлегматоре постоянен 7.в колонне действует правило Трутона: Для смеси, состоящей из n-компонентов, отношение мольной теплоты испарения (или конденсации) к абсолютной температуре кипения приближенно величина постоянная для всех компонентов системы. Поскольку Рассмотрим, как работает ректификационная установка. Ректификационная колонна имеет цилиндрический корпус, внутри которого установлены тарелки или насадка. Снизу вверх по колонне движутся пары, поступающие из куба испарителя 3. с его помощью создается восходящий поток пара. Пары проходят через слой жидкости на нижней, первой тарелке. Суть ректификации - на каждой тарелке происходит обмен ВК на НК из расчета 1 кмоль ВК на 1 кмоль НК компонента. Из пара конденсируется и переходит в жидкость преимущественно ВК, содержание которого в поступающем на тарелку паре выше равновесного с составом жидкости на тарелке. За счет многократного контакта и обмена кмоль на кмоль паровая фаза обогащается снизу вверх НК, а жидкостная сверху вниз ВК. Верхнюю тарелку колонны пар покидает в виде почти чистого НК. Пары конденсируются в дефлегматоре 3, получаемая жидкость в делительном стакане 7 разделяется на дистиллят и флегму, которая направляется в верхнюю тарелку колонны. Следовательно, с помощью дефлегматора в колонне создается нисходящий поток жидкости. стекая по колонне и взаимодействуя с паром, жидкость все более обогащается ВК, конденсирующимся из пара. И когда жидкость достигает нижней тарелки, она становится практически чистым ВК.
На некотором расстоянии от верха колонны к флегме присоединяется исходная смесь, которая поступает на так называемую питающую тарелку колонны, которая как бы делит колонну на 2 части: Нижнюю - исчерпывающую, т.к. из жидкости исчерпывается НК компонент, чтобы в куб-испаритель стекла жидкость, близкая по составу к чистому ВК. Верхнюю - укрепляющую часть, в которой пары укрепляются НК компонентом (обогащаются НК). В дефлегматоре могут быть сконденсированы или все пары, либо только часть, соответствующая количеству флегмы. Согласно схеме в колонну поступает
Материальный баланс.
G- Количество пара, которое поступает в дефлегматор, кмоль/с
Дано: Найти: 1)Запишем баланс по потоку:
2) баланс по НК компоненту:
3)баланс по пару:
Запишем материальный баланс в относительных единицах при
Разделим (2) на
Разделим (3) на
Например, R=5 показывает, сколько кмоль НК надо дать на орошение колонны, чтобы получить 1 кмоль продукта.
Уравнение рабочей линии. 1.для укрепляющей части колонны. Берем в укрепляющей части колонны произвольное сечение с концентрациями y и x. Запишем уравнение материального баланса для элемента поверхности Количество паровой фазы Запишем Проинтегрируем это уравнение по ходу газа до произвольного сечения укрепляющей части колонны с концентрациями НК в фазах x и y.
Проведем преобразования , а поскольку по допущению Решим относительно y и получим: это уравнение рабочей линии для укрепляющей части колонны и имеет вид прямой y=Ax+B, где 2. Уравнение для исчерпывающей части. Уравнение материального баланса для элементарной поверхности имеет аналогичный вид Количество газовой фазы G постоянно по всей колонне и тоже равно Количество жидкой фазы L равно:
Разделим на При Подставим полученные выражения для паровой и жидкой фазы в первое уравнение: (R+1)dy=-(F+R)dx и проинтегрируем по ходу пара до произвольного сечения с содержанием НК в фазах x и y с учетом знака Подставим
Выразим y и получим:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|