* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

633 РЕКТИФИКАЦИЯ 634 ш е этой скорости). Количество вещества G, переходящее из фазы в фазу, м о ж н о выразить ур-нием: G=K-A F-x (6) cp где К — коэфф. массопередачи, кг-моль[м час (Д =1); Д — средний градиент концентраций; F — поверхность к о н т а к т а ф а з , м ; т . — в р е м я , час ( д л я с т а ц и о н а р н о г о п р о ц е с с а т. = 1). В у р - н и и (6) к о э ф ф . м а с с о п е р е д а ч и К х а р а к т е р и з у е т влияние всех факторов, о п р е д е л я ю щ и х кинетику массообмена (скорость фаз, тип распределительного устройства, в частности н а с а д к и , ф и з и к о - х и м и ч . свойства систем и т. д . ) . Ч и с л е н н о е значение величины К определяется экспериментальным путем, а в р я д е случаев — по критериальным ф-лам, составленным на основе обобщения опытных данных методом теории подобия. Стремление взаимодействующих фаз в любом сечении аппарата достигнуть равновесия создает потенциальный градиент м е ж д у р а б о ч и м и к о н ц е н т р а ц и я м и фаз ( д л я п а р о в о й фазы у) и в о з м о ж ­ н ы м и в с л у ч а е д о с т и ж е н и я р а в н о в е с и я ( д л я п а р о в о й ф а з ы у^) . Локальное значение градиента концентрации Д = у — у 2 с с 0 2 р м е н я е т с я от с е ч е н и я к с е ч е н и ю а п п а р а т а и в ы р а ж а е т с я в е р т и ­ кальным отрезком, заключенным между равновесной и рабочей линиями. Среднее значение д в и ж у щ е й силы по поверхности массообмена: •у) dF = dy (7) У-У р где у и у — конечная и начальная концентрации низкокипя­ щ е г о к о м п о н е н т а в п а р о в о й ф а з е . У р - н и я (6) и. (7) п р и и з в е с т ­ ном значении К позволяют определять поверхность массообме­ на, н е о б х о д и м у ю д л я осуществления заданного процесса Р. П р а к т и ч е с к и эти у р - н и я применимы д л я аппаратов с фикси­ рованной поверхностью контакта фаз (пленочные, насадочные), а их использование д л я тарельчатых аппаратов встречает пока большие затруднения. З а м е т и м , что р а б о ч а я в ы с о т а ( Н ) п л е н о ч н ы х и н а с а д о ч н ы х ректификационных колонн часто определяется также через ч и с л о т е о р е т и ч . т а р е л о к п: H = h п (8) к н где — высота а п п а р а т а , о б е с п е ч и в а ю щ а я и з м е н е н и е к о н ­ центрации в паровой или жидкой фазах, эквивалентное одной теоретич. тарелке. Величина з а в и с и т от м а с с о в ы х с н о р о с т е й пара и жидкости, степени смачиваемости поверхности насадки, диаметра колонны, отношения диаметра колонны к размеру н а с а д к и , высоты с л о я н а с а д к и , р а с п р е д е л е н и я п о т о к о в п о с е ­ чению колонны, ф и з и к о - х и м и ч . свойств ж и д к о с т и и пара и д р . П р и л ю б о й конструкции тарелок или д р у г и х распределитель­ ных у с т р о й с т в высота т а р е л ь ч а т о й р е к т и ф и к а ц и о н н о й к о л о н н ы определяется числом действительных тарелок и выбранным расстоянием м е ж д у ними. Диаметр колонны определяется пропускной способностью выбранного распределительного устройства по паровой и ж и д к о й фазам. Ч е м больше допус­ к а е м а я н а г р у з к а по п а р у , тем м е н ь ш е д и а м е т р а п п а р а т а . П р е ­ д е л ь н у ю с к о р о с т ь п а р о в о г о п о т о к а м о ж н о о п р е д е л я т ь по э м п и ­ рич, зависимостям. Д л я колонн с колпачковыми тарелками: d, 3 f v n где h — расстояние м е ж д у верхом колпачка и вышележащей т а р е л к о й , см; d — д и а м е т р к о л п а ч к а , см; у Y — плотности ж и д к о с т и и п а р а , кг / ж . Д л я колонн с ситчатыми тарелками: и K ж n 3 W = 5 1/ — см! сек В насадочных колоннах скорость пара не м о ж е т превышать н е к - p o r o предельного ее з н а ч е н и я , п о д о с т и ж е н и и к-рого ж и д ­ кость, не будучи в состоянии преодолеть скоростной напор п а р о в о г о п о т о к а , п е р е с т а е т с т е к а т ь в н и з . Эта « к р и т и ч е с к а я » скорость, называемая с к о р о с т ь ю з а х л е б ы в а н и я (W з а х . )» з а в и с и т от ф и з и ч . с в о й с т в ж и д к о с т и и п а р а , с о о т н о ш е « ния их потоков и геометрич. характеристики насадки. Н а практике рабочая скорость паров в насадочных колоннах д о п у с к а е т с я на 10 —15% н и ж е з н а ч е н и я W 3 a x В о д н о й р е к т и ф и к а ц и о н н о й к о л о н н е в о з м о ж н о по­ лучение практически чистых компонентов лишь п р и р а з д е л е н и и б и н а р н ы х смесей. Д л я р а з д е л е н и я m - к о м п о н е н т н о й смеси н а п р а к т и ч е с к и ч и с т ы е к о м п о ­ н е н т ы т р е б у е т с я m—1 р е к т и ф и к а ц и о н н ы х к о л о н н . П р и этом число в о з м о ж н ы х в а р и а н т о в с х е м р а з д е л е ­ н и я быстро в о з р а с т а е т с у в е л и ч е н и е м ч и с л а к о м п о н е н ­ тов смеси. В к а ч е с т в е п р и м е р а н а р и с . 9 п р и в е д е н ы с х е м ы р а з д е л е н и я ч е т ы р е х к о м п о н е н т н о й с м е с я (ком­ п о н е н т ы А, В, С, ?>), из к - р ы х А я в л я е т с я н а и б о л е е н и з к о к и п я щ и м , a D — н а и б о л е е высоко к и п я щ и м . Практически чистые компонен­ т ы , в з а в и с и м о с т и от в а р и а н т а рабочей схемы, могут отбираться в в и д е к у б о в ы х о с т а т к о в из отдельных колонн или в виде д и с т и л л я т о в п о с л е дефлегмато­ ID-* с р о в э т и х к о л о н н . Т а к , по п е р ­ вому в а р и а н т у (рис. 9, I) ком­ п о н е н т ы D, С и В о т в о д я т с я в виде к у б о в ы х о с т а т к о в из к о ­ лонн, а компонент А — в виде д и с т и л л я т а из последней к о л о н ­ ны. В ы б о р того и л и иного ва­ р и а н т а рабочего п р о ц е с с а п р о и з ­ водится на основании техникоэкономич. расчета, учитывающе­ го р а с х о д т е п л а , р а з м е р ы о т д е л ь ­ ных ректификационных колонн и теплообменных аппаратов, а т а к ж е д о с т и г а е м у ю степень р а з ­ д е л е н и я и с х о д н о й ж и д к о й смеси. Р а с ч е т Р . т р о й н ы х смесей вы­ С полняют при помощи треутолъ н о й д и а г р а м м ы фазового р а в н о ­ весия. Д л я четырехкомпонент­ н о й системы расчет процесса иногда в е д у т в пространствен¬ ной диаграмме, а при большем ч и с л е к о м п о н е н т о в г р а ф и ч . пред­ ставление фазового равновесия у ж е н е в о з м о ж н о . Это о б с т о я т е л ь ­ Р и с . 9. В а р и а н т ы р е н и и ре ство, а т а к ж е п о л и в а р и а н т н о с т ь т и ф м к а ц и н т н о й ч е т ы с и .х ко поне сме системы з а т р у д н я е т расчет п р о ­ цесса и и з у ч е н и е в л и я ю щ и х н а него ф а к т о р о в . И з п р е д л о ж е н н ы х методов р а с ч е т а н а и б о л е е т о ч н ы м я в л я е т с я метод «от т а р е л к и к т а р е л к е » , т р у д о е м к о с т ь к-рого значительно уменьшается в случае примене­ ния электронных счетных машин. С у м е н ь ш е н и е м рабочего д а в л е н и я в а п п а р а т е п о ­ н и ж а е т с я темп-ра п р о ц е с с а и у в е л и ч и в а е т с я , к а к п р а в и л о , к о э ф ф . о т н о с и т е л ь н о й л е т у ч е с т и а , что об­ легчает Р. (уменьшается потребное число теоретич. т а р е л о к ) . Методом в а к у у м - Р . п о л ь з у ю т с я т а к ж е в с л у ­ чае разделения термолабильных жидкостей. Темп-ра п р о ц е с с а м о ж е т быть т а к ж е п о н и ж е н а п р и о с у щ е с т в ­ л е н и и его в т о к е водяного п а р а и л и и н е р т н о г о г а з а . Аппараты для вакуум-Р. должны обладать низким гидравлич. сопротивлением. В п р о м - с т и часто п р и х о д и т с я р а з д е л я т ь ж и д к и е с м е с и , к о м п о н е н т ы к - р ы х о б р а з у ю т либо азеошропные смеси, либо о б л а д а ю т очень н и з к о й о т н о с и т е л ь н о й л е т у ч е с т ь ю . Р а з д е л е н и е т а к и х смесей, п р а к т и ч е с к и неосуществимое описанными ранее методами, оказы­ вается возможным при применении азеотропной и э к с т р а к т и в н о й Р . В обоих с л у ч а я х к р а з д е л я е м о й смеси д о б а в л я е т с я н о в ы й к о м п о н е н т ( р а з д е л и т е л ь н ы й агент) S, в ы з ы в а ю щ и й либо о б р а з о в а н и е н о в о й а з е ­ о т р о п н о й смеси, либо изменение о т н о с и т е л ь н о й л е т у ­ чести разделяемых компонентов. Р е к т и ф и к а ц и я а з е о т р о п н а я ос­ н о в а н а на т о м , что д о б а в л я е м ы й к о м п о н е н т S о б р а з у е т н о в ы й а з е о т р о п с о д н и м и л и б о л ь ш и м числом к о м п о ­ н е н т о в с м е с и , но с более г л у б о к и м м и н и м у м о м ( б о л ь ­ ш е 90% и з в е с т н ы х а з е о т р о п н ы х смесей), и л и б о л е е в ы с о к и м м а к с и м у м о м темп-ры к и п е н и я . П р и э т о м в новом азеотропе количественное соотношение компо­ н е н т о в д о л ж н о быть и н ы м , чем в р е к т и ф и ц и р у е м о й и с х о д н о й смеси. Т. о б р . , из р е к т и ф и к а ц и о н н о й к о л о н ­ н ы у х о д я т д и с т и л л я т и к у б о в ы й о с т а т о к , из к - р ы х о д и н п р и б л и ж а е т с я по с о с т а в у к н о в о й а з е о т р о п н о й ил