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

мать .предельные значения фактора разделения в безот­ борном и отборном режимах соответственно.

Теоретически, как будет показано ниже, фактор раз­ деления достигает своего предельного значения через бесконечно большое время. Однако в реальных случаях уже через некоторое конечное время, отсчитываемое с момента начала работы колонны, фактор разделения ста­ новится практически равным своему предельному зна­

Пусковой период зависит от длины колонны, скоро­ стей потоков фаз, коэффициента разделения для данной смеси и других параметров процесса ректификации. Не­ обходимость оценки величин пускового периода колонн появилась по существу только в 40-х годах текущего сто­ летия в связи с применением ректификации и примыка­ ющего к ней метода противоточного химического изотоп­ ного обмена для разделения изотопных смесей. Ввиду близости свойств изотопов для разделения их потребова­ лись колонны с большим ЧТТ. При этом оказалось, что пусковой период таких колонн исчисляется не минутами или часами, как для применявшихся до этого малоэффек­ тивных колонн, а сутками и даже неделями. С целью оценки пускового периода и возможности его сокращения начались исследования влияния параметров процесса

• ректификации на время достижения стационарного со­ стояния. В результате были предложены уравнения, по­ зволяющие достаточно точно вычислить величину пуско­ вого периода или зависимость фактора разделения от времени работы колонны.

Как уже отмечалось, уравнения, описывающие рабо­ ту насадочных колонн в стационарном состоянии, приме­ нимы к колоннам тарельчатого и пленочного типов. Поэтому, с целью наглядности вывода аналитических соотношений, рассмотрим нестационарную работу насадочной колонны. Для удобства будем рассматривать слу­ чай концентрирования примесного компонента в жидкой фазе. В соответствии с реальной действительностью при­ нимаем, что количество паровой фазы в колонне прене­ брежимо мало по сравнению с количеством жидкой фазы. Тогда процесс накопления примеси в колонне в период ее нестационарной работы при безотборном режиме (L = l) можно охарактеризовать следующим уравнением мате-

риального баланса:

в единице объема насадки — «жидкостный захват» ко­ лонны, моль/см3. Член, стоящий в левой части уравнения (11-81), выражает количество примеси, накопленное в колонне в период ее нестационарной работы за счет противоточного межфазавого массообмена. Члены, стоящие в правой части уравнения, выражакгг 'соответственно количество примеси, находящейся в жидкой фазе к мо­ менту времени t и в начальный момент времени (^=0); в начале работы колонны вея жидкость на насадке имеет постоянный исходный состав х0.

По достижении в колонне стационарного состояния распределение примеси в жидкой фазе по высоте ректи­ фицирующей части будет характеризоваться, как было показано выше, соотношением вида (П-47). Если в пер­ вом приближении полагать, что в течение пускового периода пар, покидающий колонну, находится в равнове­

Уравнение (П-84) является весьма приближенным, поскольку использованное при его выводе соотношение (П-82) справедливо лишь для начального периода рабо­ ты колонны. По мере достижения в колонне стационар­ ного состояния величина уо приближается к величине XQ; в пределе при стационарном состоянии уо=х0. Скорость накопления примеси в колонне вследствие этого падает, приближаясь к нулю. Поэтому значение величины пус­ кового периода, определенное с помощью уравнения

66

достаточной точностью. Однако, как следует из уравне­ ния (II-88), действительное стационарное состояние в колонне должно устанавливаться лишь через бесконечно большое время с момента начала ее работы. Поэтому сравнение кинетических кривых относительно пускового периода иногда проводят по времени, за которое дости-

68

режиме при заданной степени отбора р, т. е. часть жид­ кого потока непрерывно отводится из нижней части ко­

69