ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет числа теоретических ступеней из "Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.2" Для определения числа теоретических ступеней, которому должна быть эквивалентна ректификационная колонна, кроме параметров, характеризующих исходную смесь, составов дистиллята и кубового остатка, необходимо задать флегмовое число и положение ступени, на которую следует подавать питание. Выбор последней обычно проводят в процессе расчета так, чтобы общее число ступеней было минимальным. Оптимальной обычно является подача питания на ступень, с которой выходит жидкая фаза, близкая по составу к исходной смеси. [c.110] Точный расчет числа теоретических ступеней основан на модели ректификационной колонны со ступенчатым контактом фаз (рис. 3.6,6), причем каждую ступень принимают теоретической. Расчет заключается в последовательном определении составов пара и жидкости, уходящих со всех ступеней, с помощью уравнения фазового равновесия (3.22) и уравнений материального и теплового баланса для каждой ступени. Если определение составов фаз начинают с нижней ступени, то расчет продолжают до тех пор, пока содержание более летучего компонента в паре, уходящем с какой-либо ступени, не превысит его содержания в дистилляте. При определении составов фаз начиная с верхней ступени расчет завершают, когда концентрация более летучего компонента в жидкости станет равной (или меньшей) его концентрации в кубовом остатке. [c.111] В системах уравнений (3.68), (3.69) не учтены потери тепла. При точной записи тепловых балансов в правую часть последнего уравнения (3.68) нужно добавить член, учитывающий потери тепла в верхней части колонны (выше п-й ступени), а-в правую часть последнего уравнения (3.69) должны войти потери тепла в нижней (ниже п-й ступени) части колонны. [c.111] Возможный алгоритм точного расчета числа теоретических ступеней для бинарной ректификации показан на рис. 3.7. Сначала из материального баланса находят расходы дистиллята и кубового остатка. Затем, принимая температуры дистиллята и поступающего в дефлегматор пара равными температуре кипения дистиллята, а температуру кубового остатка равной его температуре кипения, рассчитывают энтальпии дистиллята р, кубового остатка и поступающего в дефлегматор пара /д,. Далее из теплового баланса определяют тепловые нагрузки дефлегматора и кипятильника. [c.111] Принимая температуры поступающего из кипятильника пара и стекающей с нижней тарелки жидкости равными температуре кипения кубового остатка и учитывая зависимости (3.65), после расчета энтальпии /о можно с помощью уравнения (3.70) при п=1 найти расход пара Со, поступающего на первую ступень. Расход жидкости, стекающей с нижней ступени ( ), определяется первым уравнением системы (3.69). [c.111] Пример 7. Рассчитать число теоретических ступеней, необходимое для разделения при нормальном давлении смеси метанол — вода, содержащей 40 % (мол.) метанола, если дистиллят должен содержать 1 % (мол.) воды, а кубовый остаток 1 % (мол.) метанола. Исходную смесь предполагается подавать на ректификацию в виде жидкости, нагретой до температуры кипения, при расходе 0,01 кмоль/с (851 кг/ч). Флегмовое число / =1. Потерями тепла пренебречь. [c.112] Расчет энтальпий. Для расчета удельных энтальпий необходимы данные по теплоемкостям, теплотам смешения и теплотам испарения. [c.112] Теплоемкости Сж, С] и Сг должны соответствовать средней температуре между точкой начала отсчета энтальпий (25 °С) и температурой I, при которой рассчитывают энтальпию. Теплоты испарения метанола (г ) и воды (гг) при 25 °С равны соответственно 37970 и 44000 кДж/кмоль [6]. [c.113] Расчет числа теоретических ступеней. Число теоретических ступеней, необ.хрдимое для осуществления данного процесса, находим путем последовательного расчета составов фаз, их температур и расходов для всех ступеней по схеме, приведенной на рис. 3.7. [c.113] Как видно из результатов расчета, содержание метанола в паре, выходящем с 22-й ступени, больше требуемого его содержания в дистилляте. Поэтому при п —22 расчет может быть завершен. Таким образом, для осуществления данного процесса ректифйкации требуется 22 теоретические ступени. [c.115] Вернуться к основной статье