Графическое определение числа тт при помощи энтальпийной диаграммы и изобарных температурных кривых

Абсцисса yD определяет положение точки 1 на энтальпийной диаграмме (отвечает энтальпии паров ректификата H,D) и точки 2 на кривой конденсации (определяет температуру паров ректификата tD). Концентрация жидкости x'D, стекающей из парциального конденсатора и находящейся в равновесии с парами ректификата, определится абсциссой точки 3, находящейся на пересечении ординаты tD с кривой испарения. Линия 2—3 отвечает коноде при температуре tD. Точке 3 на энтальпийной диаграмме соответствует точка 4, определяющая коноду 1—4. Соединив точку 4 с полюсом Р, получим рабочую линию, определяющую составы потоков пара и жидкости над верхней тарелкой. Пересечение рабочей линии Р—4 с кривой энтальпий паров в точке 5 определяет состав паров у_NК, поднимающихся с верхней тарелки концентрационной части колонны. Точке 5 на кривой конденсации соответствует точка 6, ордината которой определяет температуру этих паров. Конода 6—7 дает точку 7, абсцисса которой определяет состав жидкости, стекающей с верхней тарелки. Состав этой жидкости, перенесенный на энтальпийную диаграмму в точку 8, дает положение коноды 5—8 и рабочую линию Р—8. Пересечение этой рабочей линии в точке 9 с кривой энтальпий паров определяет состав паров y_Nк-1, под верхней тарелкой.Продолжив соответствующие построения, получим наконец состав паров ут, поступающих на нижнюю тарелку концентрационной части колонны (абсцисса точки 13), и состав жидкости х₁, стекающей в секцию питания колонны (абсцисса точки 12). Число конод, полученных при таком построении, и определяет число теоретических тарелок; в данном случае оно равно 3. Конода 2—3 (или 1—4) отвечает идеальному контакту, обеспечиваемому работой парциального конденсатора.

Определение числа теоретических тарелок в нижней части колонны можно начать с точки V. Абсцисса этой точки дает точку V на линии энтальпий жидкости и точку 2', соответствующую температуре остатка, отбираемого из низа колонны.

Проведя коноду 2' — 3', получим точку 3' на кривой конденсации, которая определяет положение коноды V — 4' на энтальпийной диаграмме. Абсцисса точки 3' (или 4') определяет состав паров y'w, покидающих кипятильник и находящихся в равновесии с остатком состава xw.

Проведя через точку 4' и полюс Р рабочую линию, получим точку 5' пересечения рабочей линии с кривой энтальпий жидкости. Абсцисса точки 5' определяет состав жидкости х,., стекающей с нижней тарелки отгонной части колонны. На кривой конденсации для абсциссы хг получим точку 6', ордината которой определяет положение коноды 6' — Т на изобарных температурных кривых. Абсцисса точки 7', находящейся на кривой конденсации, дает состав паров у₁, уходящих с нижней тарелки отгонной части колонны. Абсцисса точки 7' определяет точку 8' на энтальпийной диаграмме, которая отвечает коноде 5' — 8'. Проведя рабочую линию Р' — 8' до пересечения с кривой энтальпий жидкой фазы, получим точку 9', абсцисса которой дает состав жидкости х2-, стекающей со второй, считая снизу, тарелки

отгонной части колонны.

Подобное построение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут требуемый состав жидкости хт и состав пара y_N0 над верхней тарелкой нижней части колонны. В данном примере это точки соответственно 9' и 8'.

Число построенных конод определяет число теоретических тарелок в нижней части колонны (в данном случае оно равно 2). Конода 2' — 3' (или 1' — 4') характеризует работу кипятильника.

Из приведенного графического построения числа тарелок по энтальпийной диаграмме следует, что при перемещении вверх полюса Р (Od/D увеличивается, флегмовое число R также увеличивается) число теоретических тарелок в концентрационной части колонны уменьшается. При перемещении полюса Р вниз необходимое число тарелок увеличивается.

Перемещение полюса Р^’ вниз свидетельствует об увеличении количества тепла Ов/W, ПОДВОДИМОГО В КИПЯТИЛЬНИК, а следовательно, и потока паров. Это приводит к уменьшению числа теоретических тарелок. Перемещение полюса Р' вверх связано с уменьшением количества подводимого в кипятильник тепла и уменьшением потока паров орошения. При этом число теоретических тарелок в нижней части колонны увеличивается.

Способы создания орошения в колонне

Парциальный конденсатор

 

Для обеспечения нормальной работы колонны необходимо на верху ее отводить определенное количество тепла для конденсации части паров и образования потока флегмы (орошения).

Один из самых распространенных способов отвода тепла является парциальный конденсатор.

Этот способ заключается в том, что пары, уходящие с верхней тарелке концентрационной части колонны поступают в парциальный конденсатор, где частично конденсируются. Образовавшиеся при этом поток флегмы возвращается на верхнюю тарелку в качестве орошения, а пары ректификата D отводятся из конденсатора. Принимается, что D и находятся в равновесии → ПК эквивалентен одной ТТ.

- тепловой.баланс (контур 1)

- кол-во тепла, необходимое для охлаждения D от до . , где - количество тепла, отводимого в парц.конденсаторе, - скрытая теплота конденсации.