Розрахунок ректифікаційної колони для поділу бінарної суміші бензол - толуол
Введення
ізобарний бінарний ректифікаційної зрошення
Ректифікація бінарних систем є процесом поділу розчинів на один або два практично чистих компонента шляхом здійснюваного в ректифікаційної колоні багаторазового двостороннього масообміну між рухомими протитечією парами і рідиною.
Хоча в промисловій практиці порівняно рідко зустрічаються випадки поділу двокомпонентних систем, теорія ректифікації бінарних сумішей має велике пізнавальне значення, бо дозволяє з усією виразністю виявити прийоми і методи дослідження процесу, що відбувається в ректифікаційно апараті, і представити результати такого вивчення на дуже наочних розрахункових діаграмах. Використовуючи графічні прийоми, вдається найбільш просто уявити принципи розрахунку різних режимів роботи колони, що носять загальний характер і одно застосовні і до більш важким випадкам, коли розділенню піддається вже не бінарна, а значно більш складна багатокомпонентна система.
Взаємодія фаз при ректифікації являє собою дифузію низькокиплячого компонента з рідини в пару і висококиплячих компонента з пари в рідину, обумовлену різницею концентрацій компонентів у массообменівающіхся потоках парів і рідини. Основною умовою ефективного обміну речовиною між фазами є їх якомога більш інтенсивний контакт.
Спосіб контактування фаз всередині колони: ступінчастий (на тарілках) або безперервний (уздовж шару насадки) , робить істотний вплив на глибину досягається розділення і на методи аналізу і розрахунку процесу в цілому.
У насадок колоні відбувається типовий протиточний диференційний процес - потоки флегми і парів перебувають у постійній взаємодії на поверхні насадки, перенесення речовини між фазами йде безперервно. Механізм роботи насадок колони не перебуває з окремих самостійних ступенів, а являє собою безперервну зміну концентрацій рідких і парових потоків уздовж всієї поверхні контакту фаз. Саме цій безперервністю зміни складів і відрізняється насадок колони, що здійснює істинний протитечія парів і рідини, від тарельчатой ??колони, в якій склади фаз змінюються стрибком від однієї її тарілки до іншої.
Якщо дві нерівноважні фази, парову і рідку, привести у взаємний контакт і створити можливо більш сприятливі умови для массопередачи, а потім після обміну речовиною і енергією відокремити ці фази одну від іншої яким-небудь механічним способом, то всю таку операцію в цілому прийнято називати однією щаблем контакту. Механізм роботи тарельчатой ??колони, узятий в чистому вигляді, полягає в тому, що її тарілки діють як ряд цілком самостійних ступенів контакту для зустрічаються і перемішуються парових і рідких потоків. Істотно, що на тарілках колони істинний протитечія парів і флегми повністю порушується (чого не відбувається в насадок колоні), і контактують фази обмінюються речовиною і енергією внаслідок прагнення взаємодіючих середовищ до стану рівноваги.
Щоб встановити еталон для оцінки роботи тарілок колони, вводиться поняття про ідеальною контактної ступені або теоретичної тарілці, характеризується тим, що в ході масообміну взаємодіючі потоки досягають рівноважного стану.
Ступінь наближення контактуючих фаз до рівноваги, реалізована в практичній ступені, умовно визначається як її ефективність або коефіцієнт корисної дії.
На тарілках ректифікаційної колони, що можуть мати саму різну конструкцію, здійснюється інтенсивна взаємодія між висхідним паровим і спадним рідким потоками. У граничному випадку роботи тарілки енергообмін між дотичними парами і рідиною призводить до вирівнювання їх температур, в результаті обміну речовиною встановлюються рівноважні значення складів фаз, і процес їх взаємодії припиняється, так як парожідкая система приходить в рівноважний стан. Пари і рідина відокремлюються один від одного, і процес продовжується внаслідок нового контактування цих фаз вже на наступному ступені з іншими рідкими і паровими потоками.
У термодинамічної теорії масообмінних процесів поділу при переході від складів фаз в одному міжтарілочний відділенні до складів фаз в сусідньому за кількісну основу приймається гіпотеза теоретичної тарілки (ступені). Особливість цієї теорії полягає в тому, що вона не займається питанням про механізм процесу і не досліджує дифузійної природи і кінетичної к...
