Определение числа теоретических тарелок по способу Льюиса
Последовательность определения числа теоретических тарелок сводится к следующему:
по уравнениям (97) – (99) составляем таблицу материального баланса, содержащую составы питания, куба и дистиллята.
по составу кубовой жидкости по уравнению (106) определяем температуру куба колонны (условно куб считаем нулевой тарелкой).
(106)
По найденной температуре рассчитываем коэффициенты фазового равновесия и определим содержание компонентов в паровой фазе:
(107)
По уравнению рабочей линии исчерпывающей части (100) определяем состав жидкой фазы
на 1-ой тарелке.
(108)
Повторяем расчёты по пунктам 2 – 4 для второй, третьей и т.д. тарелок, пока состав жидкой фазы на какой-то тарелке не приблизится к содержанию питающей смеси. Принимаем эту тарелку за тарелку питания.
Расчёт укрепляющей части колонны проводим аналогично, но только для определения состава жидкой фазы пользуемся уравнением рабочей линии укрепляющей части (101).
(109)
Продолжаем расчёт до тех пор, пока состав паровой фазы не будет примерно соответствовать составу дистиллята.
Пример 13
Рассчитать
число теоретических тарелок, определить
тарелку питания, температурный профиль
ректификационной колонны при разделении
смеси Примера 12 (см. Таблицу 7). Количества
питания -
,
дистиллята -
,
кубового остатка -
.
Флегмовое число
.
Давление в колонне атмосферное.
На Рис. 20 приведён потарелочный расчёт колонны при помощи Mathcad. При выполнении расчёта, начиная с 1-ой тарелки, каждая последующая тарелка исчерпывающейся части рассчитывается автоматически путём копирования выделенного пунктиром фрагмента. Эта операция повторяется до достижения тарелки питания. Затем уравнение (108) меняется на уравнение (109) и продолжается расчёт укрепляющей части колонны. Расчёт проводится путём копирования выделенного пунктиром фрагмента.
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Рисунок 20 – Потарелочный расчёт ректификационной колонны
Как следует из проведённого расчёта, ректификационная колонна должна состоять из 23-х теоретических тарелок. Питание подаётся на 11-ую тарелку. Распределение температур по тарелкам колонны приведено в Таблице 8.
Таблица 8 – Температурный профиль ректификационной колонны
№ тарелки |
Куб |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
T0C |
115.6 |
113.3 |
111.8 |
110.5 |
108.7 |
106.0 |
102.6 |
98.7 |
95.2 |
92.6 |
90.9 |
90.0 |
№ тарелки |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
T0C |
88.2 |
87.0 |
85.9 |
84.9 |
83.9 |
83.1 |
82.3 |
81.7 |
81.2 |
80.8 |
80.5 |
80.3 |