17.Изображение рабочих линий ректификации в диаграмме y-X.
Положения 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 температурах 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.
Построение рабочих линий на диаграмме у-х производят следующим путем:
Точки 1 и 2 отмечают на диагонали диаграммы по заданным составам дистиллята хр и остатка xw учитывающим допущения (мольная концентрация ЛЛК в дистилляте и в паре, удаляемом
в верхней части колонны равны хр=ур; мольная концентрация ЛЛК в кубовой жидкости равна мольной концентрации ЛЛК в паре, направляемом в нижнюю часть колонны xw=yw).
Абсциссу точки 3 легко определить как точку пересечения рабочих линий для верхней и нижней частей колонны. Обозначив абсциссу точки пересечения рабочих линий через хп найдем:
R* хп /(R+1) + хp/(R+1) = (F+R)* хп/(R+1) – (F-1)* хw/(R+1), откуда
Хп= (хр+(F-1)* хw)/F.
Но Хf= (хр+(F-1)* хw)/F, а это означает, что абсцисса точки пересечения рабочих линий соответствует составу исходной смеси, поступающей на ректификацию.
F=Gf/Gp – сколько исх. смеси надо взять для получения 1кг дистиллята. R=GR/Gp – то кол-во флегмы, которое необходимо возвратить в колонну, чтобы получить 1кг дистиллята.
Для определения положения точки 3 на диаграмме у-х находят рабочее флегмовое число R>Rmin, вычисляют отрезок B= хр/(R+1) и откладывают его на оси ординат. После этого проводят прямые 1-4 и х=хf; пересечением указанных прямых и определяется положение точки 3. Соединив точки 2 и 3 прямой, получают ломанную линию 1-3-2, отвечающую изменению рабочих концентрация в верхней и нижней частях ректификационного аппарата.
Питание аппарата насыщенными парами (рис б)
В этом случае положение точки 3 можно выбирать в пределах отрезка 3’-3’’ на прямой у=уf.
Точки 1,2 и 3 наносят на диаграмму в рассматриваемом случае так же, как и в предыдущем. То же должно быть сказано и в отношении нахождения оптимального флегмового числа.
Нетрудно показать, что для питания ректификационного аппарата смесью, состоящей из насыщенных паров и жидкости, точка пересечения рабочих линий 3 должна находиться в области 3’-3’’-3’’’, при питании перегретыми парами – в области 2-3’-3’’ и при питании жидкостью, температура которой ниже, чем кипения,-в области 1-3’’-3’’’.
1-3’-2 - R →∞, R= GR/Gp => Gp=0 колонна работает без отбора дистиллята и кубовой жидкости, что допустимо только при испытаниях аппаратуры и проведении научно-исследовательских работ.Бесконечно большому флегмовому числу соответствует максимальная движущая сила.
1-3’’-2 - R=Rmin такой процесс не существует. Движущая сила равна нулю, аппарат должен иметь бесконечно большую пов-ть фазового контакта.
1-3’’’-2 - R=Rраб, соотвествует работе заводской ректификационной аппаратуры. B’=xp/(Rраб+1), Rраб=Rопт.