Определение числа тарелок. Оптимизация ректификационной установки

Оптимизация ректификационной установки

а)

движущая сила процесса

б)

V

Вывод: т.2 должна находиться между линией фазового равновесия и диагональю.

Примем за критерий оптимизации минимальные габариты установки

V.

F- сечение

Н – высота колоны

число единиц переноса

mx- число тарелок

Для графического определения числа теоретических тарелок строят кривую равновесия и рабочие линии. Принимают, что исходная смесь жирных кислот поступает в колонну, нагретую до температуры кипения.

Рассмотрим графическое определение числа теоретических тарелок для верхней части колонны. Пусть требуется получить ректификат состава у_р. Рабочая линия верхней части колонны ВD проходит через точку D с координатами х = у = у_D.

Пары ректификата состава у_D получены после прохождения через

парциальный конденсатор потока паров G_Nk уходящих с верхней тарелки колонны и имеющих состав y_Nk. В парциальном кон­денсаторе, который принимается эквивалентным одной теоретической та­релке, часть этих паров конденсируется и образует поток флегмы состава . Состав флегмы будет находиться в равновесии с парами ректификата состава и может быть определен при пересечении ординаты с кривой равновесия (точка 1). Очевидно, что абсцисса точки 1 равна . Поток жидкости состава поступает на верхнюю тарелку (ее номер ) колонны, а навстречу этому потоку жидкости с верхней та­релки поднимается поток паров состава .

Эти встречные потоки отвечают уравнению рабочей линии, и поэтому состав паров может быть найден при пересечении абсциссы с рабочей линией в точке 2, ордината которой и будет равна .

С верхней тарелки стекает поток флегмы состава , который полу­чен при взаимодействии жидкости состава , стекающей из парциального конденсатора, и потока паров состава поднимающегося с нижеле­жащей тарелки. Составы потоков, покидающих верхнюю та­релку колонны, находятся в равновесии и на диаграмме х—у, отвечают точ­ке 3, абсцисса которой и дает значение .

Между тарелками —1 жидкость состава встречается с па­рами состава , эти составы будут относиться к рабочей линии, орди­ната точки 4 которой равна .

Продолжая аналогичные рассуждения, получим составы паров, подни­мающихся с любой тарелки колонны, и соответствующие им составы флегмы, которые определяются при построении ступенчатой ломаной ли­нии между кривой равновесия фаз и рабочей линией D—1—2—3-…-7—8. Построение завершается, когда состав жидкости стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны, и состав паров у_т1 поступаю­щих из секции питания, будут отвечать требуемым значениям. Составы этих потоков, являющихся встречными на одном уровне, определяются уравнением рабочей линии (точка 8).

Очевидно, что число ступеней между равновесной и рабочими линиями и дает число теоретических тарелок, необходимых для изменения состава пара от у_т на входе в верхнюю часть колонны до состава ректификата. В данном примере число теоретических тарелок равно 4.

Заметим, что в данном примере ступень изменения концентрации D— 1—2 связана с наличием парциального конденсатора, принятого за одну теоретическую тарелку. В случае других способов отвода тепла в верху ко­лонны эта ступень отвечает верхней тарелке колонны.

При графическом построении числа теоретических тарелок может оказаться, что при принятом флегмовом числе полученное число теорети­ческих тарелок в интервале изменения концентраций пара от до окажется не целым. То есть при целом числе тарелок состав (или ) будет получен либо с избытком, либо с недостатком.

Дата добавления: 2014-01-20