химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

ентные жидкие смеси. В этих случаях условие фазового равновесия системы редко поддается точному аналитическому описанию. Процесс ректификации и методика его теоретического расчета еще больше усложняются, когда компоненты разделяемых смесей образуют бинарные и тройные гомо- и гетероазеотропы. Ниже мы ограничимся рассмотрением ректификации смесей, все компоненты которых присутствуют в дистилляте и кубовом остатке, не образуя азеотропов; процессы разделения более сложных смесей являются предметом специальных курсов.

Достаточно точно требуемое число теоретических тарелок в колонне для ректификации неидеальных многокомпонентных жидких смесей определяется методом «от тарелки к тарелке». Последний основан на совместном решении уравнений фазового равновесия п материальных балансов по

551

каждому компоненту для каждой теоретической тарелки укрепляющей и отгонной частей колонны.

В пределах одной теоретической тарелки (например, /г-ой) равновесные концентрации каждого компонента (например, 1-го) в паровой и жидкой фазах можно с достаточной степенью точности выразить уравнением:

Vi, п = Ki,_nXit (rtfi] (а)

где /С/,Л — константа равновесия, определяемая опытным путем.

Уравнение материального баланса по i'-му компоненту для участка укрепляющей части колонны, ограниченного снизу произвольной га-ой тарелкой (считая сверху вниз), имеет следующий вид:

Ш, п = l(D-W)ID]yi_ д + (WjD) xi, [я+„ = (П/D) уи й + (W/D) х,, (п+1, (б)

где У,,п и xit {п+1) — равновесные концентрации компонента ( в парах, поступающих на в-уго тарелку, п в жидкости, стекающей с этой тарелки; yt, я — концентрация j'-го компонента в дистилляте; D, W и П — потоки пара, флегмы н дистиллята, кмоль/с.

Аналогично напишем уравнение материального баланса по i-му компоненту для участка исчерпывающей колонны, ограниченного произвольной /п-ой тарелкой (считая снизу вверх):

Ш, т = - (W„/D) Xi, „ + (W'/D) Xi, (и+1) (в)

где W к W0— потоки флегмы и кубового остатка, кмоль/с; х/,0— концентрация 1-го компонента в кз-бовом остатке.

Потоки W, W и D можно часто считать постоянными для всех тарелок. В случае же сильной зависимости энтальпий пара и жидкости от их составов изменение величин D, W и W по высоте колонны можно учесть, дополнив уравнения (а), (б) и (в) уравнениями тепловых балансов.

Для расчета требуемого числа тарелок задаются составом дистиллята (х„, д; хь, д; ...; д и т. д.) и определяют из уравнений материальных балансов для всей колонны концентрации отдельных компонентов в кубовом остатке (я„ „; хь „; ...; xt 0 и т. д.); так, например, WL = Wa + П; WxxL', „= W„x„„ + Пх,,д, где х^ „ — концентрация j-ro компонента в исходной смеси, a Wx — поток последней (в кмоль/с). Кроме того, необходимо задаться флегмовымн числами W/П = R и W'!Wa = R0.

Далее, решая уравнения (а) и (б), (а) и (в), определяют составы жидкой и паровой фаз на каждой тарелке, двигаясь сверху вниз по укрепляющей части и снизу вверх по исчерпывающей части колонны, до достижения одинаковых составов на тарелке питания. В случае резкого расхождения этих составов приходится повторять расчет, изменив принятый состав дистиллята, а иногда и флегмовое число, т. е. прибегая к способу последовательных приближений. Для уменьшения трудоемкости расчета целесообразно выбрать для первого приближения концентрации компонентов в дистилляте и

552 кубовом остатке, удовлетворяющие уравнению: Ig (n(/W;,0) =• = Е lg ё, + F, где ? и F — постоянные величины для всех компонентов; в, — коэффициент относительной летучести. Чтобы воспользоваться этим уравнением, достаточно нанести в логарифмической системе координат е; — П,/^, 0 две точки (П-JW», ел) и (Пт/№т, ет), соединив их прямой линией. Здесь обозначены: Пл и Пт — мольные количества компонентов с большей и меньшей летучестью, чем легкий и тяжелые ключевые компоненты в дистилляте, a Wjt и WT — их количества в кубовом остатке; ел и ет — коэффициенты относительной летучести этих компонентов. По построенной прямой можно найти наиболее близкое количественное распределение компонентов смеси в дистилляте и кубовом остатке. При этом компоненты, соответствующие ПЛ/Ц7Л > 100

и < 0,01 можно считать практически нераспределенными.

Решение рассматриваемой задачи в современной инженерной практике проводят при помощи электронных счетно-решающих устройств (ЭЦВМ), для которых имеются уже готовые программы. Заметим, что изложенное выше графическое определение требуемого числа теоретических тарелок в колонне для ректификации идеальных многокомпонентных смесей также используют метод «от тарелки к тарелке». Расчет облегчен лишь наличием простого описания равновесного распределения компонентов смеси между паровой и жидкой фазами.

Д. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ

Как уже отмечалось, для ректификации жидких смесей применяются аппараты тех же конструкций, что и для абсорбции (см. главу X), но в сочетании с дистилляционными кубами, отдельно рассмотренными выше. В промышленности преимущественно используются к

страница 69
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
кресло nadir
цена штока цилиндра тлп-4

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(29.04.2017)