Массообменные процессы

1.

КГКП «Павлодарский химико-механический колледж»
РАЗДЕЛ 5 «МАССООБМЕННЫЕ
ПРОЦЕССЫ»
Тема урока : Материальный баланс
ректификации.
0819000– «Технология переработки нефти и газа»
Павлодар, 2020
1

2.

2

3.

Обозначения в процессе ректификации
бинарной смеси
• Для расчета ректификации бинарной смеси
приняты следующие обозначения:
• F - количество поступающей на ректификацию смеси
(кг/сек),
• Р - количество получаемого дистиллята (кг/сек),
• W - количество остатка (кг/сек)
• хF, - состав исходной смеси в жидкости
• хp - состав дистиллята в жидкости
• xW - состав кубового остатка в жидкости.
• yF, - состав исходной смеси в газовой фазе
• yp - состав дистиллята в газовой фазе
• yW - состав кубового остатка в газовой фазе
3

4.

4

5. Схема организации ректификации в колонне

Исходная смесь F поступает в ректификационную колонну
и имеет концентрацию низкокипящего компонента хF . В колонну
подается горячий поток пара ГП. Жидкость стекает вниз по колонне
, пар поднимается вверх по колонне. Низкокипящий компонент в
виде пара выходит сверху колонны и поступает в холодильникдефлегматор, где конденсируется, затем поступает в делитель
флегмы,
частично возвращается в виде флегмы (орошения),
остальное отводится с установки в виде дистиллята P, с
концентрацией хp .
Колонна ректификации условно делится на три части:
укрепляющая часть (часть колонны над вводом исходной смеси).
Точка питания (питающая тарелка) и исчерпывающая часть
(нижняя часть колонны).
Внизу колонны-встроенный куб испаритель. Кубовый
остаток W с концентрацией xW с отводом с нижней части колонны.
5

6.

6

7. Число теоретических тарелок

Теоретическая тарелка – контактное устройство, которое
обеспечивает получение равновесных потоков фаз,
покидающих контактную зону (т.е. приводит систему в
состояние равновесия).
Число теоретических ступеней контакта, или ЧТТ, может быть
рассчитано аналитическим или графическим методом при
совместном решении уравнений равновесия и рабочей линии
процесса.
Одна теоретическая тарелка выражает одно изменение
движущей силы по газовой Δy и одно изменение по
жидкой Δx фазам.
7

8. Коэффициент полезного действия

1) локальный или точечный к.п.д.
2) к.п.д. тарелки
3) к.п.д. колонны
ЧИСЛО ЕДИНИЦ ПЕРЕНОСА показывает, сколько единиц вещества
переходит в другую фазу при величине движущей силы, равной единице
8

9. Коэффициент полезного действия

Локальный к.п.д. представляет собой отношение изменения
состава пара или жидкости в данной точке тарелки к
изменению состава при достижении равновесной
концентрации
9

10. Коэффициент полезного действия

К.п.д. тарелки или к.п.д. Мерфри,
представляет собой отношение
изменения среднего состава паров или
жидкости на тарелке к изменению
состава при достижении равновесной
концентрации
10

11. Коэффициент полезного действия

По значению локального к.п.д. и к.п.д. тарелки Мерфри оценивается
эффективность тарелки.
Соотношение между ними определяет степень смешения жидкости на
тарелке, при полном перемешивании жидкости и пара их значения
совпадают для каждой фазы.
11

12. Коэффициент полезного действия

К.п.д. колонны представляет собой отношение числа
теоретических тарелок к действительному числу
тарелок, необходимых для разделения смеси.
N теор
N факт
Эффективность колонны как кинетическая характеристика
зависит от соотношения потоков жидкости и пара, плотностей,
вязкостей, и др.
К.п.д. колонны η является усредненным для всей колонны.
12

13. Коэффициент полезного действия

• Для насадочных колонн отношение полной высоты слоя
насадки к числу теоретических тарелок (ЧТТ) на этой
высоте называется высотой, эквивалентной
теоретической тарелке (ВЭТТ)
Нэ
H H э N теор
H hТ N факт
13

14.

14

15. Общий материальный баланс

• Тогда уравнение материального баланса для всего
количества смеси примет вид: исходная
смесь=дистиллят+кубовый остаток.
F P W
(1)
• уравнение материального баланса для НКнизкокипящего компонента
FxF Px p WxW
( 2)
• При помощи уравнений ( 1 ) и (2) решаются все
задачи, связанные с определением количеств или
составов веществ, участвующих в процессе
ректификации. Если рассматривать материальный
баланс по колонне, то используем величину Фрасход флегмы
27.05.2022
F+Ф=P+W (3)
15