5.8 Ізобарні температурні криві

Одержані рівноважні концентрації парової і рідкої фаз, при заданому тиску П, можуть бути представленні в координатах t – Х,У. Якщо на осі ординат відкласти температури системи, а по осі абсцис – значення рівноважних концентрацій Х,У то одержимо дві криві. Вони мають дві спільні точки. Наприклад: т. А(Х,У=1; t=t_н.к.к.), т. В(Х,У=0; t=t_в.к.к.).

Рисунок 5.7 – Ізобарні температурні криві

Нижня крива АА₁А₂А₃В встановлює зв'язок між складом рівноважних рідких фаз і їхніми температурами. Вона називається ізобарною температурною кривою кипіння або просто кривою кипіння.

Верхня крива АВ₁В₂В₃В характеризує залежність між складом парових рівноважних фаз і їхніми температурами. Вона називається ізобарною температурною кривою конденсації (крива конденсації). При цьому приймається, що рідина знаходиться при температурі кипіння, а пари при температурі конденсації. Так як рівноважні парова і рідка фази при заданому тиску П мають однакову температуру, то їхній склад визначається точками на одержаних кривих при перетині їх з відповідними температурними горизонталями. Горизонта-льні відрізки, які з’єднують рівноважні концентрації рідкої і парової фаз називаються конодами, наприклад: А₁В₁, А₂В₂, … Люба точка, яка лежить нижче кривої кипіння, відображає систему, яка складається тільки з рідини (т. С). Точки, які знаходяться в середині між кривими кипіння і конденсації, відображають рідинно-парові системи, що знаходяться в стані рівноваги (т. Д). Точки, які лежать вище кривої конденсації

(т. Е) відображають системи, що складаються тільки з парової фази.

Ізобарні температурні криві будують в такій послідовності:

- визначають температуру кипіння низькокиплячого і високо киплячого компоненту;

- інтервал температур кипіння t_н.к.к. – t_в.к.к. ділять на декілька температур

;

- при вибраних температурах визначають тиск насичених парів низькокиплячого і висококиплячого компонентів за графіком Кокса

;

- за рівнянням ізотерми рідкої і парової фаз визначають рівноважні концентрації рідкої Х_і і парової У_і фаз;

; ;

- остання координата Х,У – t

Ізобарні температурні криві використовують для визначення складу рівноважних концентрацій Х₀, У₀ при вході сировини в колону при температурі t₀, для визначення рівноважних концентрацій парової і рідкої фаз на тарілках при аналітичному методі визначення кількості тарілок в колоні.

5.9 Графічний метод визначення кількості тарілок в колоні

Однією з основних задач розрахунку колони є визначення кількості тарілок для одержання продуктів заданої якості У_Д і Х_R, та продуктивності колони за сировиною G. Існує два методи визначення кількості тарілок в колоні: аналітичний, графічний.

Аналітичний метод (метод від тарілки до тарілки) є більш точним, але вимагає багато часу. Графічний метод визначення кількості тарілок в колоні полягає в побудові ступінчастої лінії між кривою рівноваги фаз та лініями концентрацій верху і низу колони. Кількість горизонтальних площадок відповідає кількості теоретичних тарілок в колоні.

Визначення кількості тарілок в колоні проводиться в такій послідовності:

- за значеннями рівноважних концентрацій рідкої і парової фаз Х,У будують криву рівноваги фаз;

Рисунок 5.8 – Графічний метод визначення кількості тарілок в колоні

- за значеннями рівноважних концентрацій парової і рідкої та температурами, які їм відповідають будують ізобарні температурні криві. За температурою входу сировини в колону t₀, за ізобарними температурними кривими визначають концентрації (Х₀, У₀);

Рисунок 5.9 – Визначення рівноважних концентрацій парової і рідкої фаз сировини

- значення Х₀, У₀ відкладають на першому графіку;

- визначають мінімальне флегмове число;

,

де - флегмове число

- визначають фактичне флегмове число

- будують лінію концентрації верха колони. Для цього знаходять координати двох точок:

т. К (Х=У_Д; У=У_Д)

т. L (Х=0; У=У_Д/(1+Ф_ф));

- будують лінію концентрації низу колони, для цього визначають координати т. М (Х=Х_R; У=Х_R), друга точка лінії концентрації внизу колони лежить на перетині концентрації верха колони з ординатою Х₀;

- визначають теоретичну кількість тарілок в колоні, для чого будують ступінчасту лінію між кривою рівноваги фаз і лінією концентрації верха колони від точки К до точки S та між кривою рівноваги фаз і лінією концентрації низу колони від точки S до точки М. Кількість горизонтальних площадок дорівнює теоретичній кількості тарілок в колоні.

- визначають фактичну кількість тарілок в колоні. Для цього теоретичну кількість тарілок в колоні ділять на коефіцієнт корисної дії тарілок. Для більшості тарілок

тому

.