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

1.Фактор разделения

вбезотборном режиме

Подставляя (11-101) в (П-99), приходим к линейному дифференциальному уравнению первого порядка:

Решение уравнения '(II-102) в общем виде записывается как

Произведя в (II-103) интегрирование и определяя посто­ янную Л из условия, что при z=0, х = хп, после некото­ рых преобразований с учетом соотношения (11-46), полу­ чаем выражение для распределения примеси по высоте колонны

разделения в безотборном режиме при отсутствии эффек­ та загрязнения.

74

Из сравнения уравнений (11-46) и (II-105), а также (П-47) и (II-104) видно, что влияние загрязняющего дей­ ствия материала аппаратуры должно проявляться тем сильнее, чем меньше скорость орошения и коэффициент разделения смеси и чем больше высота колонны и ско­ рость поступления примеси.

Решение уравнения (П-106) можно записать в виде со­ отношения, подобного выражению (11-103); постоянная, интегрирования полученного выражения будет опреде­ ляться из того же граничного условия, что и при нахож-

75

дении решения (11-103): х — х0 при z = 0. В результате по­ лучим

1—аО

Уравнение (11-107) характеризует распределение приме­ си по высоте колонны, работающей в стационарном со­ стоянии и безотборном режиме.

Вводя в (II-107) условие, что х — хр при z = zK, после некоторых преобразований получим выражение для фак­ тора разделения:

лой скорости отбора продукта. В то же время .примене­ ние высокоэффективных колонн, необходимых для глу­ бокой очистки, требует небольших скоростей отбора про­ дукта.

С помощью уравнений (П-104), (II-105), (П-107) и (II-108) можно оценить величину скорости «вымывания» примеси va из интересующего материала по результатам опытов, если известны значения Fo, а, х0.

3. Предельное значение концентрации примеси

Значительный интерес представляет оценка предель­ ного минимального значения концентрации примеси, до­ стигаемого в ректификационной колонне при наличии эффекта загрязнения. Для этрй цели соотношение (11-46) с учетом (II-2I) запишем в следующем виде:

Подставляя соотношение (11-109) в уравнение (II-105) и положив, что ВЭТТ—величина постоянная, получим сле­ дующее выражение для F0i при zK->-oo:

откуда

снизить за счет увеличения длины последней. Таким об­ разом, для заданной величины о п должна существовать оптимальная длина колонны, дальнейшее увеличение ко­ торой по существу не влияет на глубину очистки. Из вы­ ражения (П-111) также видно, что предельное значение концентрации примеси не зависит от ее исходного содер­ жания в очищаемом веществе. Отсюда следует, что соот­ ношение (П-111) будет характеризовать и тот случай, когда интересующая примесь в -исходном очищаемом ве­ ществе не содержится, а вносится в него только вследст­ вие загрязняющего действия материала аппаратуры.

77

§10. Оценка глубины ректификационной очистки термонестойких веществ

Приведенные выше соотношения должны быть спра­ ведливы и в том случае, когда примесь проникает из внешней среды через стенки колонны или образуется в результате той или иной химической реакции, например, реакции термического разложения очищаемого вещества. При этом в соответствующие уравнения вместо vn будет входить скорость проникновения примеси через стенки колонны или скорость выделения примеси вследствие хи­ мической реакции, отнесенные к единице объема колон­ ны. Это нетрудно показать на примере очистки термоне­ стойких веществ.

В общем случае для осуществления нроцеоса глубо­ кой очистки термонестойких веществ требуются методы, исключающие использование таких температур, при кото­ рых очищаемое вещество разлагалось бы с заметной ско­ ростью. Последнее обусловливает возможность появления ощутимых количеств нежелательных примесей. Но если скорость разложения вещества при температуре кипения невелика, то для очистки может быть применена и ректи­ фикация, особенно если другие методы малоэффективны, требуют больших затрат или вообще неприменимы.

Пусть в процессе ректификации очищаемое вещество А частично разлагается на вещества В, С, ... и т. д. по реакции

эффициенты.

Как уже отмечалось, в разбавленных растворах, с ко­ торыми приходится иметь дело при глубокой очистке ве­ ществ, взаимное влияние примесей можно считать незна­ чительным. Следовательно, задачу можно свести к рас­ смотрению бинарной системы, состоящей из основного вещества А и образующегося при его разложении веще­ ства В, одноименного с отделяемой примесью. В соответ­ ствии с этим запишем уравнение реакции (II-112) в сле­ дующем виде:

78