1.2 Определение флегмового числа

Для удобства выполнения последующих расчетов составы питания, дистиллята и кубового остатка выражаются в молярных долях:

где	x –	молярные доли легколетучего компонента (B) в питании (xF), дистилляте (xD) и кубовом остатке (xW) соответственно;
ω –		массовые доли легколетучего компонента в питании (ωF), дистилляте (ωD) и кубовом остатке (ωW) соответственно;
МА и МВ –		молярные массы компонентов, кг/кмоль.

Примечание – Химические формулы компонентов A и B, а также некоторые результаты расчетов приведены в приложении Б.

Относительный молярный расход питания [отношение количества питания (G_F) к количеству дистиллята (G_D)] определяется по выражению

(1)

Отношение количества флегмы (G_R) к количеству дистиллята (G_D) (рисунок 1) обозначается через R и носит название флегмового числа, рациональный выбор которого представляет собой сложную задачу. Это объясняется тем, что число флегмы определяет в конечном счете размеры аппарата и расходы теплоносителей. Следовательно, от величины R зависят капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ректификацию.

Эксплуатационные расходы возрастают прямо пропорционально величине числа флегмы и определяются расходом теплоносителя на испарение жидкости в кубе-испарителе. Капитальные затраты в зависимости от R имеют минимум, соответствующий минимальному рабочему объему колонны. Суммарные приведенные затраты (в руб.) в зависимости от значения флегмового числа также будут иметь минимум, который в общем случае не совпадает с минимумом капитальных затрат.

Для нахождения рабочего (т.е. реального) числа флегмы сначала необходимо определить минимальное значение этого числа (R_мин). Минимальное флегмовое число находится расчетным путем в предположении, что число контактных устройств (тарелок) стремится к бесконечности. Поскольку равновесная кривая на диаграмме y*–x (рисунок 4) не имеет точек перегиба, то R_мин определяется достижением равновесия фаз во входном сечении ректификационного аппарата и рассчитывается по уравнению

где – состав пара, равновесного с жидкостью питания, определяется из диаграммы y*–x при x = x_F.

Рабочее число флегмы определяется по корреляционному соотношению

R  1,3R_мин  0,3.

Далее по найденному значению R составляются уравнения рабочих линий ректификационной колонны:

• для верхней (укрепляющей) части, т.е. выше ввода питания

(2)

• для нижней (исчерпывающей) части, т.е. ниже ввода питания

(3)

2 Расчет диаметра ректификационной колонны

2.1 Определение среднего состава жидкости и пара

Средние концентрации жидкости:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Средние концентрации пара в верхней и нижней частях колонны рассчитываются по уравнениям рабочих линий [уравнения (2) и (3)] путем подстановки в них значений и соответственно.