13.Расчет числа теоретических тарелок в верхней части ректификационной колонны.

Р ассмотрим графическое определение числа теоретических тарелок для верхней части колонны. Пусть требуется получить ректификат состава y_D. Рабочая линия верхней части колонны BD (рис. IV-15) проходит через точку D с координатами х=у=y_D.

Пары ректификата состава y_D получены после прохождения через парциальный конденсатор потока паров G_NK, уходящих с верхней тарелки колонны и имеющих состав y_NK. В парциальном конденсаторе, который принимается эквивалентным одной теоретической тарелке, часть этих паров конденсируется и образует поток флегмы g_D=g_NK+I состава x'_D. Состав флегмы x'_D будет находиться в равновесии с парами ректификата состава y_D и может быть определен при пересечении ординаты y_D с кривой равновесия (точка 1). Очевидно, что абсцисса точки 1 равна x*_D. Поток жидкости g_D состава x*_D поступает на верхнюю тарелку (ее номер N_K) колонны, а навстречу этому потоку жидкости с верхней тарелки поднимается поток паров G_N состава y_N . Эти встречные потоки отвечают уравнению рабочей линии, и поэтому состав паров y_N может быть найден при пересечении абсциссы x*_D с рабочей линией в точке 2, ордината которой и будет равна y_NK .

Построение завершается, когда состав жидкости х₁, стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны, и состав паров у_m, поступающих из секции питания, будут отвечать требуемым значениям. Составы этих потоков, являющихся встречными на одном уровне, определяются уравнением рабочей линии (точка 8).

Из проведенного графического построения числа теоретических тарелок видно, что оно зависит от положения рабочей линии, т.е. от величины флегмового числа R=g/D. При увеличении флегмового числа рабочая линия приближается к диагонали диаграммы х—у, поворачиваясь вокруг точки D. Это приводит к уменьшению числа теоретических тарелок. При уменьшении флегмового числа рабочая линия приближается к кривой равновесия фаз, а необходимое число тарелок увеличивается.

Минимальному числу теоретических тарелок в верхней части колонны отвечает случай работы колонны с бесконечно большим флегмовым числом R=g/D→∞ (или Ф = 1). При этом рабочая линия сольется с диагональю ОА. Ломаную линию, определяющую число теоретических тарелок, в этом случае строят между кривой равновесия фаз и диагональю ОА диаграммы х—у.

При уменьшении флегмового числа число теоретических тарелок будет увеличиваться и станет равным бесконечно большой величине при минимальном флегмовом числе R=(g/D)_MIN.

14.Расчет числа теоретических тарелок в нижней части ректификационной колонны.

Ч исло теоретических тарелок в отгонной части колонны определяется с помощью аналогичных построений (рис. IV-16). Рабочая линия WC определяется положением точки W, имеющей координаты х=у=x_W, и величиной парового числа П=G/W.

Проведенное построение числа теоретических тарелок показывает, что этот параметр зависит от парового числа П=G/W в нижней части колонны, т.е. от положения рабочей линии. При увеличении парового числа рабочая линия перемещается ближе к диагонали диаграммы х—у, поворачиваясь вокруг точки W. В этом случае число тарелок уменьшается. Минимальное число теоретических тарелок в нижней части колонны будет получено при П=G/W→∞ или Ф=1, когда рабочая линия сольется с диагональю. Построение числа тарелок для этого случая выполняют между равновесной кривой и диагональю в интервале изменения концентраций флегмы от x_W до х_т.

При уменьшении парового числа рабочая линия приближается к кривой равновесия фаз, а необходимое число теоретических тарелок увеличивается, достигая бесконечно большой величины при минимальном паровом числе П=(G/W)_MIN.