8.Связь уравнений рабочих линий верхней и нижней частей ректификационной колонны.
Уравнения рабочих линий для верхней и нижней частей колонны имеют разные формы записи. Однако их можно привести к одному виду, если ввести величину Ф=g/G, т.е. отношение масс потоков флегмы и паров, или внутреннее флегмовое число. Очевидно, что для верхней части колонны Ф<1, так как G>g, а для нижней Ф<1, так как G<g. Случай Ф=1 соответствует работе колонны с бесконечными флегмовым и паровым числами при выполнении равенства потоков жидкости и пара для любого сечения колонны g=G.
или, введя Ф, получим
Аналогично уравнение рабочей линии нижней части колонны можно записать так
или, введя Ф, получим
Обозначив составы продуктовых потоков через хP, можно записать: хP=yD для верхней части колонны и хP=xW для нижней; тогда уравнение рабочей линии в общем виде для обеих частей колонны будет выглядеть так:
Для верхней части колонны
А для нижней части колонны
9.Тепловой баланс ректификационной колонны.
При проведении процесса ректификации происходит обмен тепловой энергией между контактирующими паровой и жидкой фазами. Приходными статьями теплового баланса колонны являются тепло, вносимое сырьем QF, и тепло, подводимое в низ колонны через кипятильник ОB. Расходными статьями является тепло, отводимое из колонны парами ректификата QD, жидким остатком QW, и тепло, отнимаемое потоком хладагента на верху колонны Qd для образования флегмы.
Тепловой баланс колонны без учета теплопотерь в окружающую среду запишется в виде
(1)
Отдельные составляющие теплового баланса определяются выражениями
При неизменных температуре и составе сырья (QF= const) из уравнения получаем, что ОB—Qd=const. Отсюда следует, что изменения величин QB и Qd могут происходить только в общем направлении, т.е. обе или увеличиваются или уменьшаются. При этом их разность остается величиной постоянной.
Аналогичная зависимость наблюдается при постоянном подводе тепла в низ колонны (QB=const), когда изменения величин QF и Qd могут происходить только на одну и ту же величину QF—Qd=const и в одинаковом направлении.
Из уравнения (1) также следует, что с повышением температуры исходного сырья при постоянной величине отвода тепла на верху колонны Qd количество тепла, подводимого в низ колонны ОB, должно на столько же уменьшиться, и наоборот.
Графическую оценку отмеченной закономерности выполним с использованием энтальпийной диаграммы. Для этого в уравнение (1) подставим выражения для QD и QW и объединим члены уравнений, относящиеся к потокам тепла в верхней и нижней частях колонны. Получим
Или
Введем понятия о
приведенных энтальпиях ректификата
и остатка
И
С учетом введенных обозначений уравнение теплового баланса запишется в виде
Подставив в это уравнение W=F-D и QF=FhF, получим
И
И
