1.2. Теоретичні основи технологічного процесу в окремих технологічних апаратах
Для опису процесу ректифікації застосовують наступні діаграми:
Діаграма рівноваги «θ – x – y » при Р= const.
Суміш двохкомпонентна: компонент А - низькокиплячий; компонент В - висококиплячий.
Діаграма дозволяє визначати:
θx і θy - для будь-якого стану суміші при заданому Р;
x і y - для будь-якої температури суміші.
По даним діаграми «θ – x – y » може бути побудована діаграма рівноваги « x – y » при Р= const.
Діаграма рівноваги « x – y » при Р= const.
Рис.1. Діаграма рівноваги « x – y » при Р= const.
По вісях y і x відкладають значення yА і xА , що відповідають 100% складу компонента А в паровій та рідкій фазах відповідно;
Діагональ ОА відповідає складам суміші yА = xА.
Розташування рівноважної лінії вище діагоналі означає, що пара збагачена НКК.
Чим ближче лінія рівноваги до діагоналі, тим менше різниця складів рідкої та парової фаз і тим важче розділяється суміш при ректифікації.
Позначення параметрів процесу:
Gf, Gфл, Gд, G к - витрати живлення, флегми, дистиляту, куба;
xf, xд, xк - молярні склади відповідних потоків;
R - флегмове число.
1.3. Визначення та аналіз факторів, що впливають на технологічний процес
З огляду на вищезазначені залежності, які описують процеси в ректифікаційній колоні, на хід технологічного процесу впливатимуть наступні величини:
Масові витрати вихідної суміші (потоку живлення), дистиляту на виході установки, флегми, кубового продукту, гріючої пари в кип’ятильник, холодоагенту в дефлегматор, теплоносія в нагрівач потоку живлення; склад вихідної суміші, кубового залишку, парів дистиляту, флегми, парового потоку з кип’ятильника; температури вихідної суміші, теплоносія в нагрівач потоку живлення, гріючої пари в кип’ятильник, холодоагенту в дефлегматор; питомі теплоємності гріючого пару, холодоагенту та теплоносія, густини потоку живлення, флегми, кубового залишку; геометрична форма колони, кількість та конструкція тарілок, відстань між тарілками, характер та ступінь забруднення тарілок.
Згідно правила фаз при розділенні бінарної суміші при постійному тиску в колоні склад дистиляту та температура верху колони однозначно пов’язані, тому інформацію про склад дистиляту можна отримати на основі даних про температуру верху колони. Стабілізацію складу дистиляту можна забезпечити контуром стабілізації температури.
Таблиця 1.1
1.4. Технологічна карта параметрів процесу
№ |
Назва параметру |
Одиниця вимірю-вання |
Номінальне значення |
Допустимі відхилення |
1 |
Масова витрата теплоносія |
кг/с |
0,26 |
±0,05 |
2 |
Масова витрата холодоносія |
кг/с |
4,31 |
±1 |
3 |
Масова витрата гріючої пари |
кг/с |
0,37 |
±0,05 |
4 |
Масова витрата потоку живлення |
кг/с |
2,64 |
±0,5 |
5 |
Масова витрата дистиляту на виході |
кг/с |
0,275 |
±0,15 |
6 |
Масова витрата флегми на зрошення |
кг/с |
0,55 |
±0,15 |
7 |
Температура потоку живлення |
0С |
93,5 |
±0,5 |
8 |
Температура верху колони |
0С |
93 |
±1 |
9 |
Температура низу колони |
0С |
85 |
±1 |
10 |
Рівень кубового залишку в ректифікаційній колоні |
м |
2 |
±0,4 |
11 |
Рівень флегми у флегмовій ємності |
м |
1 |
±0,2 |
12 |
Тиск вгорі колони |
кПа |
3 |
±2 |
13 |
Тиск внизу колони |
кПа |
10 |
±2 |
14 |
Концентрація етанолу в дистиляті |
% мас. |
96 |
-8 |