Цель работы.
В промышленной и лабораторной практике нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности широко применяются тарельчатые и насадочные колонны. Разделительная способность таких колонн оценивается числом теоретических тарелок (ТТ). Чем большему числу теоретических тарелок соответствует колонна, тем больше ее разделительная способность или эффективность, то есть тем более высокую чистоту продуктов можно получить на такой колонне.
Целью данной работы является:
определение числа теоретических тарелок лабораторной насадочной колонны периодического действия при различных режимах ее работы;
определение коэффициента избытка орошения;
определение температуры верха и низа колонны.
Теоретическая часть.
Из теории ректификации известно, что одной из известных характеристик ректификационных колонн является число ТТ.
Оно может быть рассчитано различными способами. При расчете ректификации бинарных смесей наиболее простым способом является расчет числа тарелок по кривой равновесия или Х-У диаграмме. Для такого расчета необходимо располагать кривой равновесия и рабочей линией, характеризующей взаимосвязь составов встречных потоков.
Положение рабочей линии на Х-У диаграмме зависит от физико-химических свойств разделяемой смеси и от режима ректификационной колонны. Различают три режима работы ректификационной колонны: режим полного орошения (РПО), режим минимального орошения (РМО) и рабочий режим (РР). В режиме полного орошения колонна работает «на себя», то есть продукты ректификации не выводятся из колонны. Флегмовое число этого режима стремится к бесконечности, рабочая линия совпадает с диагональю квадрата на Х-У диаграмме. Режим минимального орошения характеризуется минимальным флегмовым числом, а рабочая линия на Х-У диаграмме проходит через сырьевую точку. Рабочий режим является промежуточным между двумя крайними режимами - РПО и режим минимального орошения. Рабочая линия РР также занимает промежуточное положение между рабочими линиями, характеризующие крайние режимы.
Определение числа тарелок в любом режиме работы колонны производится путем построения ступенчатой линии между кривой равновесия и соответствующей рабочей линией.
Коэффициентом избытка орошения называется отношение рабочего флегмового числа к минимальному флегмовому числу.
Описание лабораторной установки.
Схема лабораторной установки приведена на рис.1. Главной частью установки является ректификационная насадочная колонна 4. В качестве насадки используется металлические или стеклянные спиральки. Колонна обогревается боковым электрообогревом 3 для обеспечения адиабатичности процесса ректификации.
Интенсивность бокового обогрева регулируется латром по вольтметру. Куб колонны помещается в колбонагреватель 1, установленный на поддоне 5. В куб вмонтирован пробоотборник кубового продукта 9. Конденсация дистиллятных паров осуществляется в обратно конденсаторе-холодильнике 13. Отбор дистиллята регулируется краном 7. Отбираемый дистиллят охлаждается в холодильнике 12 и поступает в приемник 8. Для поддержания определенного давления в колонне предназначен воздушник.