P>
Перший етап розрахунку - визначення числа теоретичних тарілок в ректифікаційних колонах
Розглянемо викладені вище принципи на прикладі ректифікаційної очищення вихідного продукту, що містить молярних часток базового речовини і включає низкокипящие і висококиплячі микропримеси. При цьому
.
Припустимо, що серед низкокипящих домішок компонент, a серед висококиплячих - ближчі по летючості до основного компоненту продукту поділу.
У розглянутому випадку автономний модуль повинен складатися з двох ступенів ректифікаційної очищення.
На першому ступені ректифікаційного поділу базове речовина очищається від тієї групи мікродомішок, яка відстоїть далі від нього по летючості, ніж друга група домішок. У цьому випадку найбільш близькі по летючості домішки відділяються від концентрируемая речовини при самому низькому тиску в процесі ректифікації, т. Е. В оптимальних умовах.
Припустимо, що компонент найбільш близький по летючості до концентрируемая речовині і низкокипящие микропримеси видаляються на другого ступеня очищення.
Рис. 5. Схема вузла ректифікаційної очищення кріопродукта:
а - потік харчування в рідкому або двофазному стані;
б - потік харчування в пароподібному стані
Розглянемо короткий опис принципової схеми автономного ректифікаційного модуля (див. рис. 4). Потік харчування технічної чистоти VT в рідкому стані дросселируется в мірник III, в якому підтримується постійний рівень рідини, вільно зливається через калібрований отвір в перегородці мірника. З мірника потік VT надходить на перший ректификационную ступінь поділу (в колону I). У колоні I потік харчування VT очищається від висококиплячих компонентів і розділяється на два потоки - D1 і R1. Продукт первинного концентрування D1 містить практично всі низкокипящие домішки і нікчемна кількість висококиплячих мікродомішок (головним чином компонент). Останні після подальшого концентрування потоку D1 повністю переходять в продукт кінцевого концентрування R2, ??тому їх вміст в потоці повинно бути досить малим, щоб забезпечити необхідну кондицію продукту R2.
Отбросний потік R1 містить практично всі висококиплячі микропримеси. У колоні II потік D1, який надходить на поділ в рідкому вигляді, очищається від низкокипящих мікродомішок.
У результаті процесу ректифікації з колони II виходять два потоки - продукційний потік рідкого надчистого речовини R2 і отбросний потік D2, збагачений низькокиплячими домішками, в газоподібному вигляді. Надчистий продукт поділу зливається в спеціально підготовлену ємність, а отбросние потоки об'єднуються перед теплообмінником IV в один потік і зазвичай після підігріву викидаються в атмосферу або, якщо це можливо, повертаються в основний блок ректифікації повітря.
Для отримання пари і рідини в ректифікаційних колонах криогенного модуля використовується флегмообразующій циркуляційний потік VF, який стискується в компресорі V і охолоджується в теплообміннику IV, віддаючи теплоту зворотному циркуляционному і отбросному потокам. Тиск, до якого стискується циркуляційний потік, в основному визначається необхідним температурним напором в нижніх конденсаторах-испарителях ректифікаційних колон. Цей потік в кількості VF1 і VF2 дросселируется в трубне простір нижніх конденсаторів колон I і II, де конденсується, віддаючи теплоту киплячим в міжтрубному просторі рідин. При цьому утворюється пара, що бере участь в процесі ректифікації.
Конденсат з нижніх апаратів дросселируется в міжтрубний простір верхніх конденсаторів ректифікаційних колон. У результаті його кипіння в колонах I і II утворюються флегмовое потоки, що у процесі ректифікації.
На першому етапі розрахунку все висококиплячі микропримеси замінюються однієї, близькому по летючості до базового речовині (в даному випадку), а все низкокипящие микропримеси - теж однією, близькому по летючості до базового речовині (тут). Це дещо погіршує результати розрахунку.
Позначимо для спільності
Отже, на першому етапі розрахунку потік харчування автономного модуля розглядається як потрійна суміш, що складається з низкокипящей домішки, базового речовини і висококиплячих домішки.
У колоні I розглядаємо процес ректифікації потоку харчування VT як поділ бінарної суміші: базове речовина плюс висококиплячі микропримеси, приєднуючи низкокипящие микропримеси до базового речовині і вважаючи, що низкокипящие микропримеси цілком виводяться з колони I потоком D1, очищеним від висококиплячих мікродомішок.
Виходячи зі сказаного потік харчування VT=1 к...
