Визначення числа теоретичних тарілок - Розрахунок колони ректифікації
Для бінарних сумішей мінімальне флегмове число визначається за такою формулою:
де yF - мольна концентрація НКК у парі, рівноважному з рідиною харчування;
yD - мольна концентрація НКК у дистиляті, якщо в дефлегматорі конденсується вся пара, У = X;
х - мольна концентрація НКК у сировині.
Визначення величини yF показано у додатку на малюнку В.2 (у = 0,409).
Підставляючи чисельні значення формулу (14), отримаємо:
У найпростіших випадках значення флегмового числа визначається із співвідношення
де - коефіцієнт надлишку флегми.
Орієнтовно оптимальне флегмове число можна визначити, як мінімум, функції ѓ(R) (додаток Г рисунок Г.1).
Функція ѓ(R) визначається співвідношенням
де n-число теоретичних тарілок у колоні.
Розрахунок оптимального флегмового числа показаний у таблиці 1.
Розрахунок оптимального флегмового числа
На малюнку Г.1 додатка Г видно, що мінімум функції ѓ(R) відповідає точка А, абсцису якої визначає значення оптимального флегмового числа R= 2,69.
У разі ректифікації бінарних сумішей для розрахунку числа теоретичних тарілок n широко використовується графічний метод Мак-Кеба та Тілі. За цим методом на діаграму фазової рівноваги в координатах у - х, наведену в додатку на малюнку В.2, наносяться робочі лінії верхньої АТ і нижньої ЦД частин колони.
Між лінією рівноваги та робочими лініями колони вписуються теоретичні щаблі зміни концентрації. Число вписаних ступенів концентрації дорівнює теоретичному числу тарілок n.
Робоча лінія верхньої частини колони АТ наноситься на діаграму у-х відповідно до формули:
Рівняння робочої лінії нижньої частини колони ЦД визначається за такою формулою:
де ѓ =- відносна (на 1 кмоль дистиляту) мольна витрата сировини;
х - мольна концентрація низькокиплячого компонента в кубовій рідині.
На малюнку Д.1 додатка Д показано визначення числа теоретичних тарілок оптимального флегмового числа.
Підставляючи чисельні значення формулу (17), отримаємо:
Підставляючи чисельні значення формулу (18), отримаємо:
Число теоретичних тарілок у верхній частині колони n = 10 (крім ступінь, що огинає точку Д). У нижній частині колони з огляду на те, що роль однієї тарілки виконує кип'ятильник, число теоретичних тарілок m= 3.