Обработка опытных данных

Переводят из массовых долей в мольные концентрации исходной смеси Х_F и дистиллята Х_p. Пересчитывают расходы исходной смеси F и дистиллята Р в мольные. Из уравнений материального баланса колонны находят расход и концентрацию кубового остатка по уравнениям

W=F – P, Х_w=(FX_F – PX_p)/W,

где F, P, W - расходы исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кмоль/с;

X_f. X_p. X_w - составы исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, мол. доли.

Определяют флегмовое число R – отношение расхода флегмы к расходу дистиллята. Рассчитывают количество пара G, поднимающегося по колонне.

Зная величину G и диаметр колонны, определяют скорость пара в свободном сечении колонны w. Скорость пара в колонне можно также рассчитать, определив количество пара из уравнения теплового баланса дефлегматора [1, 2] (этот расчет может быть использован как проверочный).

По справочным данным строят на миллиметровой бумаге кривую равновесия на диаграмме у-х (рис. 4) и отмечают на оси абсцисс значения концентраций исходной смеси Х_F дистиллята Х_р и кубового остатка Х_w.

Рис. 4. Определение числа теоретических тарелок

Затем на диаграмму у-х наносят рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Уравнения рабочих линий получают из уравнений материального баланса. Они имеют следующий вид: для укрепляющей части колонны

,

для исчерпывающей части колонны

,

где х, у–концентрация жидкости и пара в любом сечении колонны, мол. доли;

f – отношение расхода исходной смеси к расходу дистиллята.

Вычисляют отрезок , который отсекает рабочая линия верхней части колонны на оси ординат (рис. 4). Через точку А (х_р= у_р) и полученный отрезок проводят рабочую линию верхней части колонны. Через точку Д (х_w= у_w) и точку С проводят рабочую линию нижней части колонны. Между равновесной и рабочими линиями строят ступени изменения концентраций (рис. 4). Каждая ступень соответствует одной теоретической тарелке. Определив число теоретических ступеней n_Т и зная число реальных тарелок в колонне n, находят среднее значение КПД тарелки по уравнению

.

Величина КПД тарелки зависит от гидродинамических условий и физико-химических свойств пара и жидкости.

При работе колонны «на себя» дистиллят не отбирается, т.е. флегмовое число равно бесконечности . В этом случае рабочая линия колонны совпадает с диагональю.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается физическая сущность процесса ректификации? Что является его движущей силой?

2. Для чего служит дефлегматор?

3. Почему необходимо следить, чтобы температура охлаждающей воды, выходя­щей из дефлегматора, не была бы высокой?

4. Что такое «барботаж»?

5. Какие массообменные процессы происходят на тарелках ректификационной колонны?

6. Что такое к. п. д. тарелки, от чего он зависит?

7. Как изменить число флегмы в работающей колонне?

8. Что надо сделать на работающей установке, чтобы увеличить скорость пара, проходящего через колонну?

9. Как изменится на диаграмме х — у положение рабочей линии верхней части колонны, если при неизменной концентрации дистиллята увеличится число флегмы?