Science.tatsel.tu - Молекулярно-кинетическая теория  
  Испарение и
конденсация
Пленочное
кипение
Сверхтекучий
гелий
События и
мероприятия
Библиотека  


Испарение и конденсацияПленочное кипениеСверхтекучий гелийСобытия и мероприятияБиблиотека• История холода• Разделение газовых смесей БольцманиадаХейке Камерлинг-ОннесКриогениус


Бродянский В.М., Калинина Е.И.
Разделение газовых смесей

2. Процесс разделения в отгонной колонне (Ж → П).

На рис. 3-15 показаны схемы аппарата для непрерывного противоточного испарения (а) и отгонной ректификационной колонны (б). В обоих случаях в систему подается смесь G в виде жидкости и отводятся продукты разделения D и R. Различаются процессы тем, что поток пара П, поднимающегося навстречу стекающей жидкости Ж, в случае (а) образуется по всей длине аппарата при подводе тепла в интервале температур от T3 до Т2, в случае (б) - вне тепломассообменного аппарата. При этом пар обычно получают испарением жидкости, сливающейся из колонны, в специальном аппарате-испарителе I при самой высокой в процессе температуре T2. В колонне II тепломассообмен Ж ↔ П протекает так же, как в концентрационной колонне, в адиабатных условиях. Пар в отгонную колонну может поступать как из испарителя, так и из других элементов установки (аналогично жидкости, поступающей в концентрационную колонну).


Рис. 3-15

Рассмотрим процесс в отгонной колонне на основе материальных и энергетического балансов для наиболее простого случая - колонны с испарителем. На рис. 3-15 нижняя часть колонны ограничена сверху произвольно выбранным сечением а-а.

Составим балансовые уравнения для этого участка.

1. Общий материальный баланс

  (3-17)

Пользуясь понятиями разности потоков π, можно уравнение (3-17) представить, как Ж - П = π0; в частном случае π0=R.

2. Материальный баланс по легкокипящему компоненту

  (3-18)

Постоянную величину Жx - Пy, представляющую собой разность потоков легкокипящего компонента, можно представить как постоянный поток π0ξπ0, который в частном случае равен RxR,

  (3-19)

Уравнение (3-19) справедливо для любого сечения рассматриваемой отгонной колонны; из него следует, что

  (3-19)

3. Уравнение энергетического баланса

  (3-20)

Аналогично можно представить постоянную величину разности Ж - П как поток π0 с энтальпией iπ 0.

  (3-21)

Отсюда

  (3-21)

В частном случае

Уравнение (3-21) так же, как и уравнение (3-19) действительно для любого сечения отгонной колонны.

Точка π0 с координатами (ξπ 0 , iπ 0 ) называется полюсом отгонной колонны. При данном режиме работы колонны координаты полюса остаются неизменными; состояния паря и жидкости в разных сечениях колонны отображаются на i, ξ диаграмме коннод, проходящими через π0.

На рис. 3-16 показано несколько коннод для сечений нижней части колонны, расположенных последовательно по высоте.


Рис. 3-16

Построение в i, ξ диаграмме полюса для отгонной колонны так же, как построение для концентрационной, позволяет, во-первых, определить состав и флегмовое отношение f0 = Ж/П в колонне, которое всегда больше единицы в отличие от fx в концентрационной колонне, которое всегда меньше единицы.

Во-вторых, это построение позволяет находить энергетические характеристики колонны. Поскольку

или в удельных величинах

Получаем

  (3-22)

На рис. 3-16 величина qu соответствует отрезку π0-R.

В-третьих, использование полюса π0 позволяет определять число идеальных тарелок в колонне графическим построением, которое проводится так же, как и для концентрационной колонны.



Следующая страница: Процесс разделения в сдвоенной (полной) ректификационной колонне


    • Главная   • Библиотека   • Разделение газовых смесей   • Процесс разделения в отгонной колонне  

  Испарение и конденсация Пленочное кипение Сверхтекучий гелий События и мероприятия
Библиотека Больцманиада Камерлинг-Оннес Криогениус
 
  © Science.Tatsel.ru 2006-2017.
Молекулярно-кинетическая теория. Научные публикации.
Испарение и конденсация. Плёночное кипение. Сверхтекучий гелий.
о проекте
условия использования
контакты
карта сайта