Тема 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

ны для развития поверхности этого контакта.

У

Ректификационная установка включает в себя следующие элементы (рису-

нок 3.1): колонна, подогреватели исходной смеси, кипятильник, дефлегматор,

Т

разделитель (сепаратор), конденсатор–холодильник, вспомогательное оборудо-

вание. При проектировании ректификационной установкиНнаиболее важным

является расчет колонны, который в итоге сводится к определению основных ее

размеров – диаметра и высоты.

Б

й

и

II

охлаждающая

вода

р

III

о

Iа

IV

охлаждающая

VII

вода

Ib

т

Gd, ad

дистиллят

к нденсат

V

и

з

греющий пар

Ic

конденсат

о

VI

Gw, aw

кубовый остаток

п

VIII

Gf, af

исходная

е

смесь

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема ректификационной установки

I – ректификационная колонна (Iа – укрепляющая часть, Ib – исчерпывающая часть, Iс – куб-

Р

ными аппаратами). Наполняются они обычно кольцами Рашига.

У

Тарельчатые ректификационные колонны отличаются большим гидравли-

Т

ческим сопротивлением парового тракта. Поэтому их целесообразно приме-

нять, когда ректификация ведется при повышенном давлении.

Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств (колпачковая с

Б

круглыми, с прямоугольными колпачками, ситчатая, клапанная с круглыми и

прямоугольными клапанами, колпачково-ситчатая, решетчатаяН

, дырчатая,

трубчатая и т.д.) затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. При вы-

и

боре тарелки следует учитывать важне ш е показатели процесса, например,

р

такие как: нагрузки по жидкости и газу (большйе, малые), большая область ус-

о

тойчивой работы, малое гидравлическое сопротивление, малый брызгоунос,

малый запас жидкости, мал е

асст яние между тарелками и т.д. Методика вы-

бора оптимального

т

арелки с учетом вышеперечисленных показателей

вариан

процесса приведена в [2].

з

о

3.1 Материальный баланс процесса ректификации

п

При расчете пр цесса ректификации [7] используются следующие обозна-

чения:

е

- расход исходной смеси, готового продукта (дистиллята) и ку-

Р

G f

, Gd , Gw

бового остатка;

a f , ad , aw -

массовое содержание летучего компонента в ис-

50

Q2 = D (iп −iк),

(3.6)

где D - расход греющего пара (искомая величина); iп и iк - энтальпия

греющего пара и его конденсата (определяются по давлению пара из таблиц во-

ды и водяного пара).

У

Q3 = Gd R cd td ;

(3.7)

где R - флегмовое число; Gd R - расход флегмы в колонну (определение

Н

флегмового числа и расхода флегмы смотри п.п. 3.3); td - температура насыще-

ния в зависимости от содержания летучего в парах, выходящихТиз колонны (то

же в готовом продукте и флегме); cd

- теплоемкость флегмы, определяется по

й

формуле

c

= c

ad

+ c

b

100 − ad

,

(3.8)

d

a 100

100

Б

здесь ca

и cb

и

– соответственно теплоемкость летучего и нелетучего ком-

р

понента определяются из таблицы или номограммы [8] в зависимости от td .

го

(3.9)

Q4

= Gd

(R +1)(cd td + rd );

где

т

rd -

теплота фаз в

перех да бинарной смеси при массовой концен-

трации летучего в ней ad , определяется по формуле

з

ad

100 − ad

иrd = ra

,

(3.10)

+ rb

100

100

где

ra

и rb

– соответственно теплота парообразования летучего и неле-

гдеw

w

туч го комонента[8].

Р

п

Q5 = Gw cw tw ;

(3.11)

c - массовая изобарная теплоемкость кубового остатка, t

– темпера-

тура удаляемого из кипятильника (куба-испарителя) кубового остатка, находит-

ся как температура насыщения по aw ;

c

= c

aw

+ c

b

100 − aw

,

(3.12)

w

a 100

100