4. Ректификация

483

Нагрев исходную смесь состава х_г до температуры кипения, получим находящийся в равновесии с жидкостью пар (точка Ь). Отбор и конден- сация этого пара дают жидкость состава х₂, обогащенную НК (х₂ ь>л:х). Нагрев эту жидкость до температуры кипени 1:₂, получим пар (точка И), конденсация которого дает жидкость с еще большим содержанием НК, имеющую состав х₃, и т. д. Проводя таким образом последовательно ряд процессов испарения жидкости и конденсации паров, можно получить в итоге жидкость (дистиллят), представляющую собой практически чи- стый нк.

Аналогично, исходя из паровой фазы, соответствующей составу жид- кости х₄, путем проведения ряда последовательных процессов конденса- ции и испарения можно получить жидкость (остаток), состоящую почти целиком из В К.

В простейшем виде процесс многократного испарения можно осу- ществить в многоступенчатой установке, в первой ступени которой испа- ряется исходная смесь. На вторую ступейь поступает на испарение

жидкость, оставшаяся после отделения паров в первой ступени, в третьей ступени испаряется жидкость,. поступившая из второй ступени (после отбора из последней паров), и т. д. Аналогично ^ может быть организован процесс многократной конденсации, при котором на каждую следующую ступень поступают для конденсации пары, остав- шиеся после отделения от них жидкости (кон- денсата) в предыдущей ступени.

При достаточно большом числе ступеней таким ³

путем можно получить жидкую или паровую фа- х, х_г х₃

зу с достаточно высокой концентрацией компо-

нента, которым она обогащается. Однако выход Рис. Х11-13. Изображе-

этой фазы будет мал по отношению к ее количе- “^{ие п}Р⁰¹£^есса разделения ^ ■’ „ гг бинарной смеси путем

ству в исходной смеси. Кроме того, описанные ректификации на диа-

установки отличаются громоздкостью и большими грамме г—х—у.

потерями тепла в окружающую среду.

Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых обычно в более компактных аппаратах — ректификационных колоннах.

Процессы ректификации осуществляются периодически или непре­рывно при различных давлениях: при атмосферном давлении, под ва­куумом (для разделения смесей высококипящих веществ), а также под давлением больше атмосферного (для разделения смесей, являющихся газообразными при нормальных температурах)..

Схемы ректификационных установок для разделения бинарных смесей

Непрерывно действующие установки. Рассмотрим, как реализуются указанные выше условия в ректификационных колоннах непрерывного действия (рис. ХП-14), которые наиболее широко применяются в про­мышленности.

Ректификационная колонна 1 имеет цилиндрический корпус, внутри которого установлены контактные устройства в виде тарелок или насадки (используемые конструкции тарелок и типы насадок не отличаются от описанных в главе XI). Снизу вверх по колонне движутся пары, посту­пающие в нижнюю часть аппарата из кипятильника 2, который находится вне колонны, т. е. является выносным (как показано на рисунке ХП-14), либо размещается непосредственно под колонной. Следовательно, с по­мощью кипятильника создается восходящий поток пара.

Гл. XII. Перегонка жидкостей

Пары проходят через слой жидкости на нижней тарелке, которую будем считать первой, ведя нумерацию тарелок условно снизу вверх.

Пусть концентрация жидкости на первой тарелке равна х_х (по низ- кокипящему компоненту), а ее температура і_х. В результате взаимо­действия между жидкостью и паром, имеющим более высокую темпера­туру, жидкость частично испаряется, причем в пар переходит преиму­щественно НК. Поэтому на следующую (вторую) тарелку поступает пар с содержанием НК у_х £>*і-

Испарение жидкости на тарелке происходит за счет тепла конденсации пара. Из пара конденсируется и переходит в жидкость преимущественно В К, содёржание которого в поступающем на тарелку паре выше равно­весного с составом жидкости на тарелке. При равенстве теплот испарения

Рис. XI1-14. Схема непрерывно действующей ректификационной

установки:

І — ректификационная колонна (о — укрепляющая часть; 6 — исчерпы­вающая часть); 2 — кипятильник; 3 — дефлегматор; 4 — делитель флег­мы; 5 — подогреватель исходной смеси; 6'— холодильник дистиллята (или холодильник-конденсатор; 7 — холодильник остатка (или иижнего про-' дукта); 8, 9 « сборники; 10 насосы.

компонентов бинарной смеси для испарения 1 моль НК необходимо сконденсировать 1 моль В К, т. е. фазы на тарелке обмениваются экви­молекулярными количествами компонентов.

На второй тарелке жидкость имеет состав х₂, содержит больше НК, чем на первой (х₂ \>х_х), и соответственно кипит при более низкой темпе­ратуре (^_а <3 і_х). Соприкасаясь с ней, пар состава у_х частично конденси­руется, обогащается НК и удаляемся на вышерасположенную тарелку, имея состав г/₂ £> х₃, и т. д.

Таким образом пар, представляющий собой на выходе из кипятильника почти чистый В К, по мере движения вверх все более обогащается низко- кипящим компонентом и покидает верхнюю тарелку колонны в виде почти чистого НК, который практически полностью переходит в паровую фазу на пути пара от кипятильника до верха колонны.

Пары конденсируются в дефлегматоре 3, охлаждаемом водой, и полу­чаемая жидкость разделяется в делителе 4 на дистиллят и флегму, кото­рая направляется на верхнюю тарелку колонны. Следовательно, с помощью дефлегматора в колонне создается нисходящий поток жид­кости.

Жидкость, поступающая на орошение колонны (флегма), представляет собой почти чистый НК- Однако, стекая по колонне и взаимодействуя с паром, жидкость все более обогащается В К. конденсирующимся из пара.

485

Когда жидкость достигает нижней тарелки, она становится практически чистым В К и поступает в кипятильник, обогреваемый глухим паром или другим теплоносителем.

На некотором расстоянии от верха колонны к жидкости из дефлегма- тора присоединяется исходная смесь, которая поступает на так называе- мую питающую тарелку колонны. Для того чтобы уменьшить тепловую нагрузку кипятильника, исходную смесь обычно предвари- тельно нагревают в подогревателе 5 до температуры кипения жидкости

на питающей тарелке.

Питающая тарелка как бы делит ко- лонну на две части, имеющие различное назначение. В верхней части 1а (от питаю- щей до верхней тарелки) должно быть обеспечено возможно большее укрепление паров, т. е. обогащение их НК с тем, чтобы в дефлегматор направлялись пары, близкие по составу к чистому НК- По- этому данная часть колонны называется укрепляющей. В ниж::ей части 16 (от питающей до нижней тарелки) необхо- димо в максимальной степени удалить из жидкости НК, т. е. исчерпать жид- кость для того, чтобы в кипятильник стекала жидкость, близкая по составу к чистому В К- Соответственно эта часть колонны называется исчерпываю- щей.

В дефлегматоре 3 могут быть сконден- сированы либо все пары, поступающие из колонны, либо только часть их, соот- ветствующая количеству возвращаемой в колонну флегмы. В первом случае

часть конденсата, остающаяся после отделения флегмы, представляет собой дистиллят (ректификат), или, верхний продукт, который после охлаждения в холодильнике 6 направляется в сборник дистиллята 9. Во втором случае несконденсированные в дефлегматоре пары одновре- менно конденсируются и охлаждаются в холодильнике 6, который прк таком варианте работы служит конденсатором-холодильником дистиллята,

Жидкость, выходящая из низа колонны (близкая по составу ВК), также делится на две части. Одна часть, как указывалось, направляется в кипя­тильник, а другая — остаток (нижний продукт) после охлаждения водо£ в холодильнике 7 направляется в сборник 8.

На рис. ХІІ-14 приведена лишь принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки. Такие установки оснащаются необходимыми контрольно-измерительными и регулирующими прибо­рами, позволяющими автоматизировать их работу * и проводить процесс с помощью программного управления в оптимальных условиях. Путе\ автоматического регулирования сводятся к минимуму колебания коли­чества, состава и температуры исходной смеси, давления и расхода грею­щего пара и расхода охлаждающей воды.

Периодически действующие установки. В производствах небольшого масштаба используются ректификационные установки периодического действия (рис. ХІІ-15). Исходную смесь загружают в куб /, снабженный нагревательным устройством, Смесь подогревается до кипения и ее парь

Рис. ХП-15. Схема периодически действующей ректификационной установки:

1 — куб; 2 к- ректификационная ко­лонна; 3 — дефлегматор; 4 — делител* флегмы; 5 —холодильники; 6 «■« сбор* ники дистиллята.

* См., например: Анисимов И. В. Автоматическое регулирование процесса ректификации. Изд. 2-е, М., Гостоптехиздат, 1961. 180 с.

Гл. XII. Перегонка жидкостей

поступают под нижнюю тарелку ректификационной колонны 2. Подни­маясь по колонне, пары обогащаются- НК, которым обедняется стекаю­щая вниз флегма, поступающая из дефлегматора 3 на верхнюю тарелку колонны. Пары из колонны направляются в дефлегматор 3, где они пол­ностью или частично конденсируются. В случае полной конденсации жидкость разделяется с помощью делителя 4 на флегму и дистиллят. Конечный продукт (дистиллят) охлаждают в холодильнике 5 и направ­ляют в сборники 6.

После того как достигнут заданный состав остатка в кубе (об этом судят по температуре кипения жидкости в нем) остаток сливают, загру­жают куб исходной смесью и операцию повторяют.

Сопоставляя периодически действующую колонну (см. рис. ХП-15) с ректификационной колонной непрерывного действия (см. рис. ХП-14), можно заметить, что первая работает, подобно верхней части непрерывно­действующей колонны, как колонна для укрепления паров, а куб играет роль исчерпывающей части.

Материальный и тепловой балансы непрерывной ректификации бинарных смесей

Основные положения

Мольные теплоты испарения компонентов бинарной жидкой смеси обычно близки по величинам, в то время как удельные теплоты испарения (на 1 кг компонента) существенно отличаются друг от друга. Поэтому количества и составы фаз при анализе и расчете ректификации удобно выражать в мольных величинах. В соответствии с этим количества жидко­стей и их паров будем выражать в киломолях, а их составы — в мольных долях НК-

Примем следующие допущения, мало искажающие фактические усло­вия протекания процесса, но значительно упрощающие расчет:

1. Разделяемая смесь следует правилу Трутона, согласно которому отношение мольной теплоты испарения или конденсации г к абсолютной температуре кипения Т для всех жидкостей является приближенно вели­чиной постоянной. Для смеси, состоящей из п компонентов:

Г_см — ГI — Г 2 — ••• — г_д

2. Состав пара у_в, удаляющегося из колонны в дефлегматор, равен составу дистиллята х_Р. При этом допускается, что укрепляющим дей­ствием дефлегматора в процессе конденсации в нем паров можно прене­бречь и принять у₀ = у_р — х_Р, где у_Р — состав дистиллята в паровой фазе.

3. Состав пара у^, поднимающегося из кипятильника в колонну, равен составу жидкости стекающей в кипятильник из нижней части колонны. Принимая у_Ч7 = х^, пренебрегают исчерпывающим действием кипятильника, т. е. изменением состава фаз при испарении в нем жид­кости.

4. Теплоты смешения компонентов разделяемой смеси равны нулю.

Из пп. 1 и 4 следует, что при конденсации 1 кмоль ВК в колонне испа­ряется 1 кмоль НК. т. е. количество паров (в киломолях), поднимающихся по колонне постоянно.

№

'+ (^Уа о" (XII,11а)

Рис. XI1-16. К составлению материального баланса рек­тификационной колонны:

1 — колонна; 2 — куб; 3 — де­флегматор.

Уравнение (XII, 11а) может быть представлено также в ином виде, если воспользоваться материальным балансом по распределяемому ком- поненту (см. стр. 388).

Ф/н + Ьх_и — йу_к Ьх_к (XI 1,116)

откуда следует, что

’ г_а (XII,Ив)

У н —-

' ^хк — Ук —

Делая подстановку в уравнение (ХП,11а), получим

¹ V , Л, __ .А

у

~~а ^х+ (^^К~ТГ *^и)

(XII,Иг)

Количество жидкости (флегмы), сте-

Укрепляющая часть колонны кающей по этой части колонны

Ь = Ф = РЯ (XII,12а)

Здесь 7? = Ф/Р — ф л е г м_о вое число,, представляющее собой отношение количества флегмы к количеству дистиллята.

Количество паров, поднимающихся по колонне

в=Р + Ф = Р + РЯ = Р^+ 1) (XII,13)

Для верхнего конца укрепляющей части колонны состав паров у_а = у_Р

и, согласно принятому выше допущению, у_Р — Хр. Следовательно, в данном случае у_к = х_Р.

Гл. XII. Перегонка жидкостей

В том же сечении колонны состав жидкости (флегмы), поступающей из дефлегматора, х_ф = х_Р, т. е. х_я — х_Р. Подставляя значения Ь, б, у_к и х_к в уравнение (X, 11а), получим

У=*

РЯ

откуда

^х +

Я

х_Р

РЯ

Я(Л+ 1)

/? +1 Я + 1

(XI 1,14)

Зависимость (XII, 14) является уравнением рабочей ли-

нии укрепляющей части колонны. В этом уравнении

tg а = А — тангенс угла наклона рабочей линии к оси абсцисс,

Я

ЯН- 1

а ру = В — отрезок, отсе- каемый рабочей линией на оси^ ординат диаграммы у—х (рис, ХП-17).

Исчерпывающая часть колон- ны. Количество орошающей жидкости и в этой части ко- лонны больше количества флег- мы Ф, стекающей по укрепляю- щей части на количество исход- ной смеси, поступающей на пи- тающую тарелку. Если обозна- чить количество питания, при- ходящегося на 1 кмоль дистил- лята через / = Р/Р, то Р = Р[ и количество жидкости, стекаю- щей по исчерпывающей части колонны, составит:

V = Ф + Р = РЯ + Р/ = Р (Я + /)

Количество пара, проходящего через нижнюю часть колонны, равно количеству пара, поднимающегося по верхней (укрепляющей) ее части. Следовательно

в' = в = Р(Я + 1)

Для низа колонны состав удаляющейся жидкости (остатка) х_к = х_№ и, согласно допущению, состав поступающего сюда из кипятильника пара Ун — У\х7 = ^х\р< Подставив значения V, С, х_к и у_н в уравнение (X, 11а), получим

Р(* + П - ■ Г. *> (* + /).. 1

141

Рис. ХП-17. Построение рабочих линий ректи­фикационной колонны на у—х-диаграмме.

^У~Р(Я+\)^Х+ [V Р(Я-'_Г 1)'

После приведения к общему знаменателю и сокращения подобных членов находим:

у = п-К * +

я + г

Я+\ Ж

(ХН,15)

Зависимость (XII, 15) представляет собой уравнение рабо­чей линии исчерпывающей части колонны. В этом

уравнении = Л' — тангенс угла наклона рабочей линии

1 ?

к оси ординат, а „ту — В' — отрезок, отсекаемый рабочей линиеи

Я 1

на оси абсцисс (см. рис. ХП-17).

489

Умножив числитель и знаменатель выражений для А' и А (для укреп­ляющей части колонны) на количество дистиллята Р, можно заметить, что они представляют собой отношения количеств жидкой и паровой фаз, или удельный расход жидкости, орошающей данную часть колонны.

Построение рабочих линий на диаграмме у—х. Для построения рабо­чих линий откладывают на оси абсцисс диаграммы (см. рис. ХП-17) заданные составы жидкостей х&, х_Р и х_Р. Учитывая принятые допущения

о равенстве составов пара и жидкости на концах колонны, из точки х_Р восстанавливают вертикаль до пересечения с диагональю диаграммы в точке а с координатами у_Р = х_р.

Величину считаем известной. Откладывая на оси ординат отрезок

В = -п~г1 1^см- уравнение (Х1.14) ], соединяют прямой конец отрезка

(точку й) с точкой а. Из точки, отвечающей заданному составу х_Р, прово­дят вертикаль до пересечения с линией ай в точке Ь. Прямая аЪ — рабо­чая линия укрепляющей части колонны. Согласно допущению из точки, соответствующей составу Хф, восстанавливают вертикаль до пересечения с диагональю диаграммы и получают точку с — конечную точку рабочей линии исчерпывающей части колонны. Соединяют точку с прямой с точкой Ь, принадлежащей одновременно рабочим линиям укреп­ляющей и исчерпывающей частей колонны. Прямая Ьс представляет собой рабочую линию исчерпывающей части колонны.

Рабочие линии аЬ и Ьс в отличие от рабочих линий процесса абсорбции располагаются под линией равновесия. В данном случае, как уже отме­чалось, НК переходит в паровую фазу, стремящуюся к равновесию с жид­кой фазой, т. е. по существу десорбируется из жидкости.

Минимальное и действительное флегмовое число

Расчет минимального флегмового числа. При заданном составе дистил­лята х_Р величина отрезка В (см. рис. Х1-17), отсекаемого рабочей линией укрепляющей части колонны на оси ординат, зависит только от флегмо­вого числа так как В — С уменьшением Я отрезок В увеличи­вается (В" В) и рабочая линия как бы поворачивается вокруг точки а по часовой стрелке, занимая последовательно положения аЬ, аЬ" и т. д. Однако величину можно уменьшать только до некоторого предела, определяемого движущей силой процесса массопередачи между жидкой и паровой фазами.

Движущая сила, выраженная в концентрациях паровой фазы, изобра­жается на диаграмме у—х вертикальным отрезком между данной точкой на рабочей линии и линией равновесия. Например, при рабочей линии аЬ в точке ввода питания (х_Р) движущая сила равна у_Р— у_Р и изображается отрезком Ь'"Ь. С уменьшением точка Ь перемещается по вертикали, соответствующей абсциссе точки, которая отвечает составу- Хр, и движу­щая сила снижается до тех пор, пока не обратится в нуль (точка Ь"’). При этом рабочая линия аЬ"' отсекает на оси ординат максимальный отрезок В"' = В_тгх> которому при заданном х_Р соответствует минималь­ное флегмовое число /?_ш1п:

о _ ^ХР °шах 5 XI

*\ГП1П Т" 1

Отметим, что в некоторой точке на вертикали, отвечающей х_Р и лежа­щей выше линии равновесия, рабочие линии пересеч-ься не могут,, так как в этом случае движущая сила процесса имела бы отрицательное зна­чение, что противоречит физическому смыслу.

С увеличением Я отрезки В уменьшаются и рабочая линия повора­чивается вокруг точки а против часовой стрелки. Очевидно, нижнее пре­

Гл. XII. Перегонка жидкостей

дельное положение рабочих линий должно соответствовать совпадению точки их пересечения с диагональю диаграммы (точка Ь'). При этом угол наклона рабочих линий к оси абсцисс равен 45°, А = А' — 1. и В = = В' = 0, что возможно, как следует из выражений для В и В', только при бесконечно большом флегмовом числе (# = ОО).

Действительное (рабочее) флегмовое число /?_д, при котором работает колонна, должно находиться в пределах /?_т1п и /? = оо. Исходной вели- чиной для выбора действительного флегмового числа является /?_тт, значение которого можно найти расчетом.

Для определения #_т1п проведем из точки Ь'" (см. рис. ХП-17) гори- зонтальный отрезок Ь'е до пересечения с ординатой точки а. Тангенс

угла наклона рабочей линии укрепляющей ча- сти колонны при #_т1п равен отношению кате- тов ае и Ь"е треугольника аЬ”’е, причем катет ае = у_Р — у_Р — х_Р — у’р, а катет Ь"'е=х_Р—х_Г Следовательно

їй О:

• Ур

(А)

Вместе с тем, согласно уравнению (XI,14), при минимальном флегмовом числе

ЯтШ

Рис. ХІІ-18. К определению действительного (оптималь­ного) флегмового числа:

/ — эксплуатационные расхо­ды; 2 — капитальные затраты; 3 г— общие затраты на ректи­фикацию.

(Б)

Яшіп + 1

Сопоставляя выражения (А) и (Б), получим

• Ур Ур Ур

■Ятіп ^:

Ур'

Ур-

(XI 1,16)

Расчет действительного флегмового числа. Рациональный выбор дей­ствительного флегмового числа представляет собой сложную задачу. Это объясняется тем, что флегмовое число определяет в конечном счете размеры аппарата и расходы теплоносителей (греющего агента в кипя­тильнике, охлаждающей воды в дефлегматоре). Следовательно, от вели­чины Я зависят капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ректификацию.

Эксплуатационные расходы, определяемые расходом теплоносителя, возрастают прямо пропорционально величине К (рис. ХП-18, кривая 1). Более сложной является зависимость капитальных затрат от величины флегмового числа. С увеличением # возрастает движущая сила процесса и уменьшается необходимое число теоретических и соответственно дей­ствительных ступеней. В итоге при некотором флегмовом числе рабочий объем колонны станет минимальным и, следовательно, минимальной будет ее стоимость. Поэтому зависимость капитальных затрат от флегмового числа имеет минимум (кривая 2). Отсюда следует, что суммарные затраты будет также иметь минимум, который не совпадает с минимумом капи­тальных затрат. Зависимость суммарных затрат 3 (в рублях) от флегмо­вого числа изображается на рисунке кривой 3. Этому минимуму суммар­ных затрат соответствует оптимальное значение действительного флег­мового числа (Яопт)-

В связи со сложностью технико-экономического расчета #_опт выбор действительного флегмового числа часто производят приближенно. Так, при расчетах задаются отношением действительного флегмового числа к минимальному. Это отношение носит название коэффи­циента избытка флегмы:

491

В большинстве случаев значения этого коэффициента колеблются ориентировочно в пределах = 1,04—1,5. Однако если отсутствуют данные о величинах коэффициента избытка флегмы для систем, близких по свойствам к разделяемой, то выбор определяется главным образом инженерной интуицией и является грубо приближенным.

Зависимость между флегмовым числом, высотой колонны и расходом теплоносителя (греющего пара). Рассмотрим, как связана величина флег- мового числа с рабочей высотой колонны и расходом тепла на ректифика­цию в двух предельных случаях: Я = #_т1п и Я = оо. Рабочая высота - колонны пропорциональна числу теоретических ступеней изменения концентрации, которое определяется построением «ступенек» между рабо­чими линиями и равновесной линией (см. главу Х-).

Рис. ХП-19. К определению зависимости между флегмовым числом и рабочей высотой ректификационной колонны: а ^ при Н — оо; 6 — при Д_т1п.

При Я — оо рабочие линии совпадают с диагональю диаграммы и движущая сила процесса А у = у* — у или Ах = х -— х* является наи­большей, ■ а необходимое число теоретических ступеней — наимень­шим (рис. ХП-19, а). Количество действительных ступеней разделения пропорционально числу теоретических ступеней. Таким образом, при Я = оо потребовалась бы наименьшая рабочая высота колонны. Однако флегмовое число Я = Ф/Р может стать равным бесконечности только при Р = 0. Это означает, что при Я = оо отбора дистиллята нет, и вся жидкость, полученная в результатё полной конденсации паров в дефлегматоре, возвращается в колонну в виде флегмы. В данном случае колонна работает «на себя», без выдачи продукта, что в нормальных про­изводственных условиях, естественно, исключается. Подобный режим работы колонны удобен только для исследовательских целей.

С увеличением Я возрастает количество жидкости, которое необходимо испарить в кипятильнике. При Я = оо требуется испарить максимально возможное количество жидкости. Следовательно, в этом случае рас­ход греющего пара наибольший.

При /?_т1п (рис. ХП-19, б), когда рабочие линии пересекаются с линией равновесия, в точке пересечения движущая сила равна нулю. Значит, для того чтобы достигнуть концентраций фаз, соответствующих их соста­вам на питающей тарелке, потребовалась бы бесконечно большая поверх­ность контакта фаз, т. е. бесконечно большое число «ступенек» — теоре­тических ступеней разделения. Таким образом, при /?_т1п разделение возможно только в гипотетической ректификационной колонне беско­нечно большой высоты. При этом расход греющего пара, который при прочих равных условиях пропорционален флегмовому числу, т. к. в = Р (Я + 1), будет наименьший.

На основе проведенного анализа можно заключить, что с увеличением флегмового числа высота аппарата уменьшается, а расход греющего пара

Гл. XII. Перегонка жидкостей

возрастает. Вместе с тем с увеличением Р возрастает количество орошаю­щей жидкости и диаметр аппарата (при прочих равных условиях) увели­чивается.

Тепловой баланс ректификационной колонны

Для колонны непрерывного действия (рис. ХП-20) с учетом потерь тепла в окружающую среду имеем:

Приход тепла С теплоносителем в ки­пятильнике <э_КИГ1

С исходной смесью . . . <3/7=/^гг> С флегмой <Зф=Ф1ф

Расход тепла

С парами, поступающими из колонны в дефлег­матор

С остатком

Потери в окружающую среду

0а~

01

Кроме входят: /,

известных величин, в выражения для количеств тепла

- энтальпии соответственно паров, выходящих из колонны, исходной смеси, флегмы и остатка.

Таким образом, уравнение теплового ба- ланса:

Скип + Фр + <2ф = Фо + (}№ + Сп (XI 1,17)

Подставляя вместо (? их значения и учиты- вая, что /^г = Р + и7, й — Р (Я + 1)яФ = — РЯ, получим

Скип + (Р + №) 1_Р + РШф = Р (/? + 1) 1 + Оп

(XII,18)

Решая уравнение (XII, 18) относительно . находим расход тепла в кипятильнике

Скип = Р (I — 1/?) Ч- РР V — ¹ф) Ч- № (¹№ — 1р) Ч- Фп

(XI 1,18а)

Из уравнения теплового баланса (XII, 18а) видно, что тепло, подводимое в кипятильник, затрачивается на испарение дистиллята [Р (/—г» ], испарение флегмы [РЯ (/—г_ф) ], нагревание остатка до температуры кипения [Ш (%—г» 3, а также на компенсацию потерь тепла в окружающую среду.

Флегма из дефлегматора«поступает в колонну

при температуре ее кипения. Поэтому энталь-

Рис. ХП-20. К составлению теплового баланса непрерыв­но действующей ректифика­ционной колонны:

/ — колонна; 2 — кипятильник; 3 — дефлегматор.

пия выходящих нз колонны паров I — і_ф + г,

Ф^

где г_ф — теплота испарения флегмы.

Потери тепла в окружающую среду обычно выражают в долях тепла, ПОДВОДИМОГО В КИПЯТИЛЬНИК, Т. е. принимают с2_П — Аг^_кип, где при нали- чии хорошей тепловой изоляции коэффициент а_п — 0,03—0,05.

Делая соответствующие подстановки в уравнение (XII, 18а), оконча-

тельно получим

Р(і-і_р) + Р*г_ф + У(і„-і_р)

1 —

(XII,19)

Энтальпии жидкостей, входящих в уравнение (XII, 18) и (XII, 19), равны произведениям их мольных теплоемкостей с на температуры £ (в °С). Теплоемкости с и теплоты испарения для бинарных смесей вычисляют по правилу аддитивности, исходя из свойств чистых компонентов Л и В:

с=с_Ах + с_в( 1—х)

^г = ^г_Ах+^г_в( 1—х) где х — мольная доля компонента А в смеси.

493

Количество тепла Q_деф, отнимаемого охлаждающей водой в дефлег­маторе, зависит от количества конденсирующихся в нем паров. При полной конденсации паров, выходящих из колонны, находим

<г_Деф=^р(^/? + ¹)'-ф=^р(^/? + ¹)(^/-^гф) (^хп,2°х

При конденсации части паров, соответствующей количеству возвра­щаемой в колонну флегмы, получим

<2деф -^р*^гф=^рК(>-¹ф) (XI 1,20а)

В приведенных выше принципиальных схемах ректификационных установок не была отражена проблема рационального использования в них тепла. Вопрос о правильном выборе тепловой схемы установки решается на основе теплового баланса н имеет существенное эко­номическое значение, особенно для установок непрерывного действия в многотоннажных производствах.

Из рис. XII-14 видно, что в установке осуществляется подвод тепла в кипятильнике и в подогревателе исходной смеси и одновременно отвод тепла в дефлегматоре и холодиль­никах для дистиллята и остатка. С этим связана принципиальная возможность рекуперации тепла. Тепло, необходимое для нагрева исходной смеси, может быть получено целиком или частично за счет использования тепла,отнимаемого при охлаждениидистиллята или остатка; либо за счет тепла конденсации паров в дефлегматоре. При этом достигается экономия как нагревающего агента (в подогревателе), так и охлаждающего агента (в соответству­ющих устройствах). Кроме того, подогрев исходной смеси возможен при использо­вании в качестве теплоносителя парового конденсата из кипятильника колонны.

Соответствующий вариант использования тепла выбирают на основе технико-экоиоми- ческого расчета.

Некоторое уменьшение расхода тепла на ректификацию за счет снижения потерь тепла в окружающую среду может быть достигнуто посредством хорошей тепловой изоляции колонны и кипятильника.

Влияние агрегатного состояния и температуры исходной смеси на работу колонны.

При выборе оптимальных условий работы ректификационной установки необходимо учиты­вать расход тепла и основные параметры (температуру и давление) теплоносителей -— грею, щего пара и охлаждающей воды, а также требуемые размеры как самой колоииы, так и соеди ненных с ией теплообменных аппаратов (кипятильника, нагревателя исходной смеси, дефлег­матора и холодильника паров). Все эти факторы взаимосвязаны « зависят, в частности, о: температуры и агрегатного состояния подаваемой на разделение смеси.

Исходная смесь может поступать в колонну не только в жидком, но и в парообразион состоянии или в виде смеси жидкости и пара. При прочих равных условиях — заданны? составах дистиллята ур и остатка x_w, давлении Р в колонне и др. —подвод тепла в колонн) минимален в случае подачи в нее жидкой исходной смеси, предварительно нагретой до темпе ратуры кипения t_K на питающей тарелке.

Для ректификационной колонны (см. рис. XII-20) тепловой баланс без учета потер! тепла выражается уравнением (XI 1,17):

Qp + Окип + Яф — Qq + Qjj7

в котором Qa = Р (R + 1) / = PI + PR! = Qp+ 0_Ф — тепло, отводимое нз коло инь с парами, равное сумме тепла Qp, удаляемого с паром, образующим дистиллят, и тепла Qф затрачиваемого на образование флегмы.

Таким образом, при заданных у_р и x_w на основе теплового баланса должно соблюдатьс: условие

Qp + Фкип — Фф ⁼ Qp "Ь Qw ~ ^const

где <2ф = PR (/ ■— 1_Ф) — тепло, затрачиваемое на испарение флегмы.

Отсюда следует, что при изменении Qp, обусловленном повышением или понижение! температуры исходной смеси относительно t_K, и при С?ф = const будет соответственно умеиь шаться или увеличиваться количество тепла Q_Km, которое требуется подводить в кйпятиль иик. Вместе с тем, в случае Q_KHn = const повышение температуры исходной смеси потребуе увеличения Q<p, а значит, и количества флегмы, орошающей колонну. Следовательно, с уве личением доли пара в питании общий расход тепла на ректификацию в колоиие, согласи уравнению (XII, 17), возрастает вследствие увеличения Qp и Q*.

Однако испарение части или всей исходной смеси перед вводом ее в колонну может окг заться целесообразным и способствовать в определенных условиях достижению минимум эксплуатационных затрат на ректификационную установку в целом. Это объясняется тем, чт чем выше содержание пара в исходной смеси, тем больше поступает с ней тепла и тем ииж тепловая нагрузка на кипятильник, который обогревается паром более высокого давления t

Проведение процесса с получением дистиллята постоянного (началь­ного) состава х_Р = const возможно путем постепенного увеличения во времени количества возвращаемой в колонну флегмы или при работе с.постепенно возрастающим флегмовым числом R.

Осуществление процесса таким способом связано с автоматическим (программированным) регулированием количества флегмы, возвращаемой з колонну, или количества пара, поступающего из кипятильника, что усложняет установку.

Как указывалось, периодически действующие колонны работают, как колонны для укрепления паров. Поэтому зависимость между рабочими концентрациями фаз определяется для всей колонны одной рабочей тинией, соответствующей уравнению (XII, 14). Роль исчерпывающей части зыполняет куб колонны. В процессе периодической ректификации при R = const концентрация НК в кубе постепенно уменьшается от х_Р (в на- тльный момент) до x_w (в конечный момент), принимая во времени про- лежуточные значения x_w, x_w и т. д. (рис. XII-21, а). Как видно из ри-

п

:унка, при R = const наклон рабочей линии, равный ^не зависит

>т концентрации, и поэтому рабочая линия смещается параллельно своему гервоначальному положению.

Однако при всех положениях рабочей линии число единиц переноса i колонне остается неизменным. В связи с этим изменяется во времени :остав дистиллята; концентрация НК в нем снижается, принимая после-

495

довательно значения (х_Р)_н (при составе х_Р в кубе), х'_р, х'_р и т. д. вплоть до конечного значения (х_Р)_к соответствующего заданному составу остатка (х^)_к, В результате получают дистиллят, средний состав кото­рого может быть рассчитан по уравнению:

Интеграл в правой части этого уравнения определяют методом графи­ческого интегрирования, пользуясь графиком зависимости между соста­вом дистиллята и кубовой жидкости х_Р = f (х).

В процессе периодической ректификации при х_Р — const для сохра­нения постоянного состава дистиллята необходимо постепенно увеличи­вать флегмовое число. Возрастание его соответствует увеличению наклона рабочей линии, т. е. повороту ее против часовой стрелки вокруг точки а (рис. XII-21, б). Рабочая линия занимает последовательно положения ab, аЪ', аЪ" ит. д., так как с увеличением R отрезок, отсекаемый рабочей

линией на оси ординат диаграммы и равный ^ ^ при х_Р — const

уменьшается. Особенности расчета процессов периодической ректифика­ции рассмотрены ниже (стр. 501).

В промышленности наиболее часто разделяют не бинарные, а много­компонентные смеси, ректификация которых является более сложным и, менее изученным процессом. В отличие от бинарных смесей — систем, обладающих лишь двумя степенями свободы, многокомпонентная смесь представляет собой систему, число степеней свободы которой равно числу компонентов, составляющих эту смесь. Отсюда вытекает сложность ана­лиза и расчета процессов ректификации таких смесей.

Если для бинарной смеси известны общее давление перегонки и моль­ная доля одного из компонентов в дистилляте, то, согласно правилу фаз, этими условиями однозначно определяются состав дистиллята и темпера­тура его конденсации. В случае же разделения многокомпонентной смеси, состоящей из п компонентов и имеющей п степеней свободы, при задании указанных выше двух параметров остаются неизвестными еще п — 2 сте­пени свободы. Поэтому содержание остальных компонентов в дистилляте можно найти только подбором, учитывая, что существует ряд смесей раз­личного состава, которые при данном давлении имеют одинаковую темпе­ратуру кипения.

Вместе с тем при разделении многокомпонентных смесей усложняется и аппаратурное оформление процесса ректификации. Многокомпонент­ную смесь нельзя разделить в одной колонне, подобно бинарной смеси. В общем случае число колонн для ректификации многокомпонентной смеси должно быть на одну меньше, чем число компонентов, на которые раз­деляется смесь, т. е. для разделения смеси из п компонентов требуется п— 1 колонна.

Покажем это на примере разделения смеси, состоящей из трех компо­нентов А, В а С, не образующих азеотропов (рис. ХН-22). По одному варианту (рис. ХН-22, а) в колонне 1 наименее летучий из компонентов (компонент С) отделяют в виде остатка. Другие два компонента (В и А), отводимые в качестве дистиллята, после конденсации поступают в ко­лонну 2, где разделяются на дистиллят (компонент А) и остаток (компо­нент В менее летучий, чем А). Более экономична подача компонентов А + В в колонну 2 в парообразном состоянии; при этом в дефлегматоре первой колонны конденсируется только флегма, необходимая для ороше­ния колонны.

Ректификация многокомпонентных смесей

Гл. XII. Перегонка жидкостей

По другому варианту (рис. ХІІ-22, б) в колонне 1 отделяют в виде дистиллята наиболее летучий компонент А, а смесь двух других (В + С) подают на разделение в колонну 2. Из этой колонны относительно более летучий компонент В получают в качестве дистиллята, а компонент С является остатком.

я+е+с

в+с

|~¹

і

Рис. X11-22. Схемы установок для ректификации трехкомпонентиых смесей:

о — компоненты Л и В более летучи, чем компонент С; б — компонент А более летуч, чем компоненты В я С.

Устройство ректификационных аппаратов

Для проведения процессов ректификации применяются аппараты раз­нообразных конструкций, основные типы которых не отличаются от соот­ветствующих типов абсорберов.

В ректификационных установках используют главным образом аппа­раты двух типов: насадочные и тарельча ты е ректифика­ционные колонны. Кроме того, для ректификации под вакуумом приме­няют пленочные и роторные колонны различных кон­струкций.

Насадочные, барботажные, а также некоторые пленочные колонны по конструкции внутренних устройств (тарелок, насадочных тел и т. д.) аналогичны абсорбционным колоннам, рассмотренным в главе XI. Однако в отличие от абсорберов ректификационные колонны снабжены тепло­обменными устройствами — кипятильником (кубом) и дефлегматором. Кроме того, для уменьшения потерь тепла в окружающую среду ректи­фикационные аппараты покрывают тепловой изоляцией..

Кипятильник, или куб предназначен для превращения в пар части жидкости, стекающей из колонны, и подвода пара в ее нижнюю часть (под насадку или нижнюю тарелку). Кипятильники имеют поверх­ность нагрева в виде змеевика (см. рис. XII-15) или представляют собой кожухотрубчатый теплообменник, встроенный в нижнюю часть колонны (рис. ХИ-23, а). Дэолее удобны для ремонта и замены выносные кипя­тильники (см. рис. ХП-14), которые устанавливают ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.

В периодически действующих колоннах куб является не только испа­рителем, но и емкостью для исходной смеси. Поэтому объем куба должен быть в 1,3—1,6 раза больше его единовременной загрузки (на одну опера­цию). Обогрев кипятильников наиболее часто производится водяным насы­щенным паром.

497

Дефлегматор, предназначенный для конденсации паров и по- дачи орошения (флегмы) в колонну, представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, в межтрубном пространстве которого обычно конденси- руются пары, а в трубах движется охлаждающий агент (вода). Однако вопрос о направлении конденсирующихся паров и охлаждающего агента внутрь или снаружи труб следует решать в каждом конкретном случае, учитывая желательность повышения коэффициента теплопередачи и удобство очистки поверхности теплообмена.

В случае частичной конденсации паров в дефлегматоре его рас- полагают, либо вне колонны (см. рис. ХП-14) непосредственно над колон- ной (рис. ХП-23,.а)> чтобы обеспечить большую компактность установки. При этом конденсат (флегму) из нижней части дефлегматора подают непосредственно через гидравлический затвор на верх колонны, так как в данном случае отпадает необходимость в делителе флегмы, показанном на рис. ХП-15.

В случае полной конденсации паров в дефлегматоре его устанав- ливают выше колонны (см. рис. XII-14), непосредственно на колонне

(см. рис. ХП-23, а) или ниже верха ко- лонны (рис. ХП-23, б) для того, чтобы уменьшить общую высоту установки.

В последнем случае флегму из дефлегма- тора 1 подают в колонну 2 насосом. Такое размещение дефлегматора часто, приме- няют при установке ректификационных колонн вне зданий, что более экономично в условиях умеренного климата.

Барботажные колонны. Эти аппараты в процессах ректификации наиболее ши- роко распространены. Они применимы для больших производительностей, ши- рокого диапазона изменений нагрузок по пару и жидкости и могут обеспечить весьма четкое разделение смесей. Указан- ный выше (см. главу XI) недостаток бар- ботажных аппаратов — относительно вы- сокое гидравлическое сопротивление — в

имеет такого существенного значения, как в процессах абсорбции, где величина Др связана со значительными затратами энергии на перемещение газа через аппарат. При ректификации повышение гидрав- лического сопротивления приводит лишь к некоторому увеличению дав-

к повышению температуры кипения жидкости Однако тот же недостаток (значительное гидрав-

лическое сопротивление) сохраняет свое значение для процессов ректи- фикации под вакуумом.

Насадочные колонны. В этих колоннах используются насадки различ­ных типов (см. главу XI), но в промышленности наиболее распространены колонны с насадкой из колец Рашига. Меньшее гидравлическое сопротив­ление насадочных колонн по сравнению с барботажными особенно важно при ректификации под вакуумом. Даже при значительном вакууме в верх­ней части колонны вследствие большого гидравлического сопротивления ее разрежение в кипятильнике может оказаться недостаточным для требуемого снижения температуры кипения исходной смеси.

Для уменьшения гидравлического сопротивления вакуумных колонн в них применяют насадки с возможно большим свободным объемом.

В самой ректификационной колонне не требуется отводить тепло, как в абсорберах. Поэтому трудность отвода тепла из насадочных колонн является скорее достоинством, чем недостатком насадочных колонн в условиях процесса ректификации.

Рис, ХП-23. Варианты дефлегматора:

установки

а — на колонне; б — ниже верха ко­лонны; / — дефлегматоры; 2 — колон­ны; 3 — насос.

условиях ректификации не

ления и соответственно в кипятильнике колонны

Гл. XII. Перегонка жидкостей

Однако и при ректификации следует считаться с тем, что равномерное распределение жидкости по насадке в колоннах большого диаметра затруд- нено. В связи с этим диаметр промышленных насадочных ректификацион- ных колонн обычно не превышает 0,8—1 м.

Пленочные аппараты. Эти аппараты применяются для ректификации под вакуумом смесей, обладающих малой термической стойкостью при

нагревании (напр_чимер, различные мономеры и полимеры, а также другие продукты органи- ческого синтеза).

В ректификационных аппаратах пленоч- ного типа достигается низкое гидравлическое сопротивление. Кроме того, задержка жидко- сти в единице объема работающего аппарата мала.

К числу пленочных ректификационных ап- паратов относятся колонны с регулярной на- садкой в виде пакетов вертикальных трубок диаметром 6—20 мм (многотрубчатые колонны), а также пакетов плоскопараллельной или со- товой насадки с каналами различной формы, изготовленной из перфорированных металли- - ческих. листов или металлической сетки.

Одна из распространенных конструкций роторно-пленочных колонн показана на рис, XI1-24. Она состоит из колонны, или ректифи- катора /, снабженного наружным обогревом через паровые рубашки 2 и ротором 3, ротор- ного испарителя 4 и конденсатора 5. Ротор,' представляющий собой полую трубу с лопастя- ми, охлаждаемую изнутри водой, вращается внутри корпуса колонны. Исходная смесь по- дается в колонну через штуцер 6. Сверху колонна орошается флегмой, поступающей из конденсатора 5 через штуцер 7. Пар подается в колонну через штуцер 8 из испарителя 4, снабженного неохлаждаемым ротором и анало- гичного пленочному выпарному аппарату. Под- нимаясь в пространстве между ротором 3 и корпусом колонны 1, пар конденсируется на наружной поверхности ротора. Образующаяся пленка конденсата отбрасывается под действием центробежной силы по поверхности лопастей ротора к периферии. Попадая на обогревае- мую внутреннюю поверхность, жидкость испа- ряется и образующийся пар поднимается квер-

ху. Таким конденсационно-испарительным способом (при работе ко- лонны в неадиабатических условиях) достигается четкое разделение смеси при малом времени ее пребывания в аппарате и незначитель- ном перепаде давлений по высоте колонны, так как большая часть внутреннего пространства корпуса заполнена потоком пара. Роторные испарители типа испарителя 4 могут быть использованы в качестве само- стоятельных аппаратов для вакуумной дистилляции смесей, чувствитель- ных к высоким температурам.

Недостатки роторных колонн: ограниченность их высоты и диаметра (из-за сложности изготовления и требований, предъявляемых к проч­ности и жесткости ротора), а также высокие эксплуатационные рас­ходы.

Рис. ХП-24. Схема роторно­пленочной ректификацион­ной колонии:

3 — колонна; 2 — рубашка для обогрева; 3 — ротор; 4 — ротор* ный испаритель; 5 — конден- сатор-дефлегматор; 6 *— штуцер для ввода исходной смеси;

7. <— штуцер для ввода флегмы;

8. |— штуцер для ввода пара; д _ штуцер для вывода остат­ка.

499

Расчет ректификационных аппаратов

Непрерывная ректификация бинарных смесей в насадочных колоннах

Определение фиктивной скорости пара и диаметра колонны. Скорость пара, отнесенная ко всему сечению колонны, выбирается, как указыва­лось (см. стр. 423), в зависимости от намечаемого гидродинамического режима работы колонны. Обычно в качестве исходной величины рассчи­тывают предельную скорость пара, соответствующую точке «захлебыва­ния», которая может быть определена по формуле, аналогичной уравне­нию (XI, 25):

Цфрп

'^‘-’свРж

(XII,21)

В этом уравнении: — скорость пара в точке захлебывания; £ и б — расходы жидкости и пара; р_п и р_ж, }Л_П и — плотности и вязкости пара и жидкости соответственно.

Остальные обозначения те же, что и в уравнении (XI,25) на стр. 446.

Фиктивную скорость пара находят, умножая УР₃ на коэффициент к, меньший единицы и зависящий от выбранного гидродинамического режима. Приближенно для режима эмульгирования (см. стр. 445) к = 0,85—1, для режима подвисания 0,45 «г; & ^ 0,85 и для пленочного режима к «ё; 0,45.

В литературе приводятся также другие расчетные зависимости для определения фиктивной скорости пара, отвечающей различным режимам работы насадочных колонн. Так, например, фиктивную скорость пара, соответствующую началу (точке) подвисания, рекомендуется * определять по уравнению:

Ке_п = 0,045Аг°'⁵⁷(^-)^0,43 (XII,21а)

Здесь Ие_п = -^2 критерий Рейнольдса в точке подвисания;

Й7_пи — массовые скорости пара и жидкости; Аг = ——-^РП^^Р*—

[А_п

критерий Архимеда, рассчитанный по эквивалентному диаметру й_ЭКВ на­садки [см. выражение (XI,24) ] и вязкости пара ^_п.

Диаметр колонны рассчитывают по общему уравнению (Х,75). При большом различии расходов жидкости в укрепляющей и исчерпы­вающей частях колонны расчет диаметра проводят для каждой из этих частей, так как исчерпывающая часть обычно имеет больший диаметр, чем укрепляющая.

Определение высоты насадки. Рабочая высота насадки может быть определена любым из способов, описанных в главе X для массообменных аппаратов с непрерывным контактом фаз. Как отмечалось, расчет на основе числа единиц переноса [см. уравнения (Х,78) и (Х,78а) ] можно выполнить графоаналитическим или графическим методами, описанными на стр. 415.

Общую высоту насадки находят, суммируя высоты насадки, рассчи­танные для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.

*Плановский А. И., Р а м м В. М., Каган С. 3. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. 5-е. М._г «Химия», 1968. См. с. 610.

Гл. XII. Перегонка жидкостей

Непрерывная ректификация бинарных смесей в тарельчатых колоннах

Определение фиктивной скорости пара и диаметра колонны. Макси­мально допустимая фиктивная скорость пара для тарельчатых колонн принимается несколько ниже предельной, соответствующей точке захле­бывания тарелок (для колонн, работающих под атмосферным и избыточ­ным давлениях), а также чрезмерно большим уносу жидкости или пере­паду давления в колонне (для колонн, работающих под разрежением). Максимально допустимая фиктивная скорость пара определяется по фор­муле общего вида:

в которой коэффициент С зависит от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузок по жидкости и пару и физических свойств фаз.

Значение коэффициента С может быть найдено по уравнению:

где величина k₁ изменяется в пределах 1ч- 1,4. Так, иапример, для колпачковых тарелок к 1, а для ситчатых тарелок 1,2 при F_CB— 4—8%.

Для тарельчатых колоин, работающих при атмосферном и избыточном давлениях, обычно k₂ — 1. Величина с_г для колпачковых тарелок (при расстоянии между ними Н_г — — 200—350 мм) определяется по формуле: с₁ — 5,9 КДЯ/dj/ [обозначения те же, что

в уравнении (XI,29) ], для тарелок других типов с_х= 27,4 VН_г — 120. Величина X является функцией линейной плотности орошения и при L <Т 10 м³/(м- ч) равна 10, а при L£> |> 65 м³1(м- ч) — 65. Более подробные даииые приводятся в специальной литературе*.

Определение рабочей высоты колонны. Рабочая высота колонны, равная расстоянию между крайними тарелками, находится различными способами, указанными в главе X для массообменных аппаратов со сту­пенчатым контактом фаз.

В расчетной практике величину Я_р наиболее часто определяют через число п_д действительных тарелок по формуле

в которой Я_т — расстояние между тарелками.

Число действительных тарелок п_а для каждой части колонны нахо­дят построением кинетической кривой (см. стр. 427) или делением общего числа единиц переноса для данной части колонны на число единиц переноса, приходящееся на одну тарелку. Полученное число тарелок суммируют и получают величину /г_д для колонны.

Число единиц переноса на тарелку определяется для паровой и жидкой фаз по правилу аддитивности [см. уравнения (Х,58) и (Х,58а)1 соот­ветственно. Однако в данном случае расчет, затруднен из-за отсутствия надежных зависимостей для вычисления числа единиц переноса на тарелку по каждой из фаз, т. е, величин п_у и п_х. Поэтому, несмотря на различие процессов абсорбции и ректификации (как указывалось, ректификация отличается взаимным обменом компонентами между фазами в результате одновременно протекающих процессов массо- и теплообмена), в первом приближении величины riy и п_х можно найти с помощью соответствующих формул для тарельчатых абсорберов. Например, в случае колпачковых тарелок для расчета применимо уравнение (XI,62), а для расчета щ

(XI 1,22)

С = 8,47-10"⁶ [fe^ci — с-_г (X — 35)]

(XI 1,23)

Ир — (ґід — 1) Н<$

(XI 1,24)

* См. Александров И. А. Ректификационные н абсорбционные установки. Изд. 2-е. М., «Химия», 1971, 296 с.