Вопрос №11: Влияние флегмового числа на размеры ретификационной колонны и расход греющего пара. Определение оптимального флегмового числа при расчёте ретификационных колонн.

ВОПРОС №12: Назвать ( и обосновать их необходимость) основные допущения, принимаемые при анализе и расчете установок для непрерывной ректификации бинарных смесей.

1. Равенство молярных теплот испарения компонентов. ΔHисп (нк)= ΔHисп(вк) (Правило Трутона)

2. Отсутствие теплового эффекта смешения компонентов ΔHсм(нк-вк) ≈ 0

3. Отсутствие тепловых потерь в окружающую среду Qпот ≈ 0

4. Полное испарение жидкости в кипятильнике

5. Полная конденсация паров в дефлегматоре

1,2,3 допущения :при конденсации 1 моль пара испаряется 1 моль жидкости, следовательно, постоянство мольных расходов фаз, т.е. рабочие линии прямые.

4,5 допущения: отсутствие разделяющего действия дефлегматора и кипятильника

, из этого следует, что крайние точки рабочих линий лежат на диагонали.

Если R (флегмовое число) растёт ⇒ то положение рабочей линии уменьшается ⇒ Nтт уменьшается ⇒ высота колонны уменьшается

ВОПРОС №13: Сопоставить друг с другом тарельчатые и насадочные колонные аппараты. Каковы преимущества и области применения каждого из них?

Тарельчатые колонны применяют при рабочем давлении выше атмосферного. Разделение на тарелках более эффективно, чем на насадках. Масса тарельчатой колонны меньше насадочной. Используется при расчете фундамента и несущей способности опорных конструкций. В тарельчатой колонне можно предусмотреть люки, лазы для чистки контактирующих массообменных устройств. Насадочные колонны приходятся разбирать полностью. Система, содержащая твердые вещества, также разделяется в тарелке колонны. В насадочной колонне эти твердые вещества могут забивать свободное пространство насадок. В тарельчатых колоннах свободное сечение больше, поэтому твердые вещества могут проходить свободно. Тарельчатые колонные применяются, если при разделении системы происходит большая отдача теплоты. В тарельчатых колоннах отвести тепло можно с помощью промежуточного охлаждения, а также подавать жидкость вовнутрь колонны.

Насадочные колонны применяют при атмосферном давлении и вакууме. Также применяются при разделении при условиях низкого давления, при сильно пенящихся системах. Пена накапливаясь на тарелке, может подняться на выше лежащую тарелку и может произойти захлебывание. Для систем, вызывающих коррозию металла также применяют насадки, при этом их изготавливают из коррозионно-стойкого материала (керамика или пластмасса). При использовании насадочных колонн с большим диаметром эффективность разделения снижается. Насадочные колонны нашли применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить малую величину задержки жидкости в колонне, небольшой перепад давления, а также для малотоннажных производств. Были созданы типы насадок (кольца Палля, из просечного металла, сеток и др.), которые оказались достаточно эффективными в колоннах большого диаметра.

ВОПРОС №14: Составить уравнения материального баланса при разделении суспензий и вывести из них выражения для расчёта массового расхода осветлённой жидкости.

Уравнение материального баланса по общему расходу:

, где - массовый расход изначальной смеси, - массовый расход очищенной(осветлённой) жидкости, - массовый расход осадка.

Уравнение материального баланса по дисперсной фазе:

, где - содержание дисперсной фазы в изначальной смеси (масс. доли), - содержание дисперсной фазы в очищенной жидкости (масс. доли), - содержание дисперсной фазы в осадке (масс. доли).

Массовый расход очищенной(осветлённой) жидкости:

Массовый расход осадка: