артини явища массопередачи на контактній щаблі. Теорія масообмінних процесів поділу, заснована на концепції теоретичної тарілки (ступені), вивчає граничні умови проведення процесу і встановлює еталони, порівнянням з якими можна отримати правильне судження про роботу практичного апарату і про ступінь його відхилення від найбільш досконалого в даних умовах зразка.
Гіпотеза теоретичної тарілки не відтворюватиме в точності дійсної картини явища, що протікає в контактній щаблі, бо заснована на статичному поданні процесу. Проте ця концепція дозволяє здійснити аналіз і розрахунок процесу поділу вихідної суміші в ректифікаційної колоні і отримати достатньо близьку до дійсності картину реального процесу, незважаючи на наше невміння цілком компетентно і всебічно досліджувати складні явища массопередачи, що відбуваються на практичній ступені контакту. Іншим обгрунтуванням доцільності розробки термодинамічної теорії ректифікації є усталений, мабуть, остаточно погляд, згідно якого ис проходження і визначення ефективності практичних ступенів поділу виявляється, як правило, завданням менш важкою, ніж безпосереднє вивчення дифузійної картини процесу ректифікації в реальній колоні. Таким чином, термодинамічна теорія ректифікації є поки першим ступенем загальної теорії ректифікації
У процесі ректифікації збагачувальний ефект окремо взятих контактних ступенів, недостатній для отримання бажаної чистоти продуктів, збільшується завдяки об'єднанню групи ступенів, що представляють єдиний каскад - колону ректифікації, в якій і забезпечуються умови для досягнення необхідної глибини поділу.
Мета розрахунку ректифікаційної колони полягає в тому, щоб па основі аналізу її робочого режиму і процесів, що відбуваються на контактних щаблях, встановити для кожної з них ступінь збагачення фаз і тим самим отримати можливість судити про необхідному для призначеного поділу числі тарілок і про склади, кількостях, температурах і тиску потоків парів і флегми по. всій висоті колони при сталому режимі її роботи.
1. Побудова ізобарних температурних кривих
Для побудови кривих ізобар нам необхідно знати залежність між температурою t і тиском насичених парів компонента Р i, тому скористаємося емпіричним рівнянням Антуана:
lg P i=A i - B i/(C i + t), (1)
де Аi, Вi, Сi - емпіричні величини, постійні для кожного компонента.
КомпонентA i B i C i бензол4,031291214,65221,205толуол4,074271345,09219,516
Для визначення температур кипіння бензолу (низькокиплячого компонента) t КБ і толуолу (висококиплячих компонента) t КТ, тобто крайніх точок ізобарних температурних кривих, при заданому робочому тиску рівняння Антуана нам треба вирішити щодо температури t. Для цього замість тиску насичених парів компонента Р i в рівняння підставимо тиск в середині колони? , Тобто
t=B i/(A i - lg?) - C i, (2) КБ=B Б/(A Б - lg?) - C Б=1 214/(4,031 - lg 1 , 47) - 221,205=93,15 ° С; КТ=B Т/(A Т - lg?) - C Т=1345/(4,074 - lg 1,47) - 219,516=124,765 ° С.
Далі в межах розрахованих температур кипіння компонентів задамося 8 температурами:
? t=(t КТ - t КБ)/7=(124,765 - 93,15)/7=4,516 ° С;
t 1=93,15
t 2=97,67 ° С
t 3=102,18 ° С
t 4=106,69 ° С
t 5=111,22 ° С
t 6=115,73 ° С
t 7=120,25 ° С
t 8=124,765 ° С
Тиску насичених парів компонентів Р Б і Р Т знайдемо по рівнянню (1):
При температурі t 1=93,15 ° C
P Б1=10 (4,03129 - 1214,65/(221,205 + 93,15))=1,470 ата;
P Т1=10 (4,07427 - 1345,09/(219,516 + 93,15))=0,592 ата.
При температурі t 2=97,67 ° C
P Б2=10 (4,03129 - 1214,65/(221,205 + 97,67))=1,668 ата;
P Т2=10 (4,07427 - 1345,09/(219,516 + 97,67))=0,682 ата.
При температурі t 3=102,18 ° C
P Б3=10 (4,03129 - 1214,65/(221,205 + 102,18))=1,885 ата;
P Т3=10 (4,07427 - 1345,09/(219,516 + 102,18))=0,782 ата.
При температурі t 4=106,69 ° C
P Б4=10 (4,03129 - 1214,65/(221,205 + 106,69))=2,123 ата;
P Т4=10 (4,07427 - 1345,09/(219,516 + 106,69))=0,893 ата.
При температурі t ...
