16. Уравнения рабочих линий процесса ректификации для непрерывно действующей ректификационной колонны. Минимальное и оптимальное флегмовое число.

Матер-ный баланс ректиф-ции по ЛЛК можно записать записать общим для всех массообменных пр-сов равенством:

G*dy=L(-dx)

Для верхней колонны:

Gп=Gд*(R+1); L=R*Gд (проинтегрируем)

(R+1)(Yp-Y)=R(Xд-X); Xд=Yд

—ур-е рабочей линии для верхней части колонны.

y=A’x-B-ур-е прямой линии

Для нижней части колонны:

Gп=Gд(R+1); L=(R+F)Gд

(R+1)(Y-Yw)=(R+F)(X-Xw); Xп=Yп

—ур-е рабочей линии нижней части колонны.

Y=A’x+B—ур-е прямой линии.

Можно найти ур-е для выражения флегмового числа:

X=Xf; Y=Yf

Положение рабочих линий зависит от способа питания колонны исходной смесью:

1. Исходная смесь подается в колонну при температуре ниже темп-ры кипения

2. Исх смесь подается в колонну при темп-ре кипения

3. Колонна питается смесью, получ-ной насыщен. паром и ж-тью

4. ----------------------------------------------------насыщ-м паром

5. ----------------------------------------------перегретым паром

Минимальное и оптимальное флегмовое число

Построение рабочей линии при флегмовом числе Rmin:

Наносят на х-у диаграмму ряд рабочих линий при различных R в пределах от Rmin до R∞. Для каждого значения R методом графич-го интегрирования находят число единиц переноса my.

Vкол=Fк*Hк; Hк~my (высота колонны пропорц-на числу единиц переноса)

, м³/с

При увелич-и R, D тоже увелич-ся.

Т.о., Vк(R+1)*mу

Далее строят график зависимостей по получ-м данным (см. график в лекции)

При увелич-ии R, число ступеней уменьш-ся, высота колонны тоже уменьш-ся.

Построение рабочей линии при флегмовом числе R=Ropt.

По рис. 12.13 (а):

1. Т. 1и 2 отмечают по заданным составам дистиллята и кубового остатка.

2. Абсцисса т.3 соответствует составу исх-й смеси Xf

3. Зная значения Ropt, находим значение В, откладываем его на оси ординат и соединяем с т.2.

, X=0

4.на пересечении данной линии с Xf отмечам т.3 и проводим линию 3-1.

17. Изображение рабочих линий ректификации в диаграмме у-х.

Положение линий рабочих концентраций в у-х диаграмме зависят не только от состава исходной смеси, но также от ее тепловых параметров. Возможны следующие случаи питания аппарата исходной смесью: 1) при температуре ниже, чем температура кипения; 2) при температуре кипения; 3) смесью насыщенного пара и жидкости; 4) насыщенным паром; 5) перегретым паром.

-Питание аппарата жидкой смесью при температуре кипения.

В рассматриваемом случае возможны два предельных положения рабочих линий: 1-3’ для верха и 3’-2 для низа колонны; 1-3’’ для верха и 3’’-2 для низа колонны.

Первому положению отвечает бесконечно большое флегмовое число, при котором отрезок, отсекаемый на оси ординат рабочей линией верхней части колонны, B= x_p/(R+1)=0, и, следовательно, изменение рабочих концентраций в аппарате отвечает уравнению y=x и обе рабочие линии лежат на диагонали диаграммы.

В этих условиях ректификационный аппарат работает без отбора дистиллята и кубовой жидкости, что допустимо и целесообразно только при испытаниях аппаратуры и при проведении научно-исследовательских работ.

-Питание аппарата насыщенными парами. (рис. 12,12 б)