Файл: Девятых Г.Г. Глубокая очистка веществ учеб. пособие.pdf

уравнение (11-44) при следующих граничных условиях:

— Info от L имеет 'более сложный характер, как это схе­ матично изображено на рис. 16. На участке б—в зависи­ мость между —Info и L соответствует уравнению (П-46), так как при. небольших скоростях движения па­

зависит от его скорости. На участке в—г, соответствую­ щем большим скоростям движения пара, имеет место резкое увеличение турбулентности парового потока, при этом величина k растет, что может привести, к росту FQ (при работе в так называемом «пенном режиме» или «ре­ жиме эмульгирования»). На участке а—б происходит изменение удельной поверхности контакта фаз вследст­ вие того, что' при очень малой скорости жидкого потока

51

не вся поверхность насадки может быть смочена жид­ костью. Следовательно, в этой области k также не яв­ ляется постоянной величиной, что приводит к изменению величины — \nF0.

Из соотношения (11-44) можно получить выражение для распределения примеси по высоте ректифицирующей части. Используя граничное условие х=Хо при 2 = 0 и интегрируя (11-44), получим

k{a — 1) z

Таким образом, в логарифмических координатах распре­ деление примеси по высоте колонны выражается урав­ нением прямой линии, что подтвержается и эксперимен­ тально. Путем анализа проб жидкости в различных се­ чениях по высоте колонны с помощью уравнения (П-47) можно определить величину FQ или концентрацию при­ меси в жидкой фазе в нижнем конце колонны. К этому можно прибегнуть в том случае, когда для очистки ис­ пользуется высокоэффективная колонна и концентрация примеси в жидкой фазе на выходе из колонны может

.лежать ниже чувствительности используемого метода анализа.

3. Влияние скорости отбора продукта на фактор разделения

Фактор разделения, достигаемый в ректификационной колонне, как уже отмечалось при рассмотрении колонны тарельчатого типа, существенно зависит от того, с какой скоростью отбирается из колонны конечный продукт. Применительно к насадочной колонне количественная за­ висимость между скоростью отбора продукта и фактором разделения может быть получена следующим путем. Из уравнения рабочей линии (11-42) следует, что

Подставляя выражение (П-48) в (П-41), имеем

52

или, после разделения 'переменных,

Выражение (П-51) после небольших преобразований можно записать в виде

1 — аб

вычисленных по уравнению (11-52) при постоянной вели­ чине а для различных величин fo. Из рисунка видно, что скорость отбора продукта существенно влияет на значе­ ние фактора разделения F. Причем это влияние тем боль­ ше, чем больше значение fo, т. е. чем больше эффектив­ ность колонны в безотборном режиме. Если скорость отбора продукта велика, то конечное разделение, дости­ гаемое на колоннах с большим и малым значениями fo, оказывается примерно одинаковым. Поэтому применение высокоэффективных колонн является оправданным толь­ ко при проведении процесса ректификации с небольшой скор остью отбора продукта.

Расчеты по уравнению <(11-52) показывают также, что при разделении смесей с различными а, но при одинако­ вой величине fo влияние 'скорости отбора продукта силь­ нее оказывается в случае меньшего значения величины коэффициента разделения.

53

Указанные закономерности, разумеется, в полной ме­ ре относятся и к колоннам тарельчатого типа. Так, из сравнения соотношения (11-52) с ранее полученной ана­ логичной зависимостью (II-31) для тарельчатой колон­ ны можно видеть, что они идентичны по форме.

4. Высота, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). Высота единицы переноса [ВЕП]. Взаимосвязь между ВЭТТ и ВЕП

Существует и другой метод анализа работы насадоч­ ных колонн. Он состоит в том, что насадочная колонна в

лонна, при разделении смеси может быть определено с помощью уравнения (II-21), если известен фактор раз­

ческой тарелке — ВЭТТ. Все уравнения, выведенные для

54

тарельчатых колонн, справедливы и для насадочных (и наоборот), если вместо теоретической тарелки опериро­ вать величиной ВЭТТ.

Этот метод анализа приводит к удовлетворительным результатам, несмотря на то, что в насадочных колоннах, как уже отмечалось, разделение по высоте колонны про­ исходит непрерывно, а не скачками. На рис. 18 показано, что скачкообразное изменение 'концентрации примеси от тарелки к тарелке может быть выражено через плавное изменение ее по высоте колонны. Чем меньше коэффици­

продукта. Поэтому сравнение разделительной способно­ сти различных ректификационных колонн через ЧТТ или ВЭТТ обычно проводят для безотборного режима их ра­ боты, тем более, что именно в безотборном режиме, как правило, наблюдается лучшая воспроизводимость ре­ зультатов опытов.

Установим, от каких параметров зависит величина ВЭТТ применительно к безотборному режиму (L = l) ра­

где ВЭТТ = 2к//г.

Таким образом, высота, эквивалентная теоретической тарелке, возрастает с увеличением нагрузки колонны и уменьшается с увеличением величины k. Под нагрузкой

55