Ректификационные установки Процессы в ректификационных колоннах могут быть описаны системой уравнений гидродинамики, тепло- и массопередачи, материального баланса и фазового равновесия. Вследствие сложности и нелинейности такой системы нашли применение приближенные методы расчета ректификационных колонн. Для расчета колонн со ступенчатым и непрерывным контактом жидкой и паровой фаз широко используют два метода: на основе ступеней контакта {метод теоретических тарелок) и на основе коэффициентов массопередачи {метод числа единиц переноса), Метод теоретических тарелок получил наибольшее применение для разделения как бинарных, так и многокомпонентных смесей. Основным преимуществом этого метода перед методом числа единиц переноса является его простота в связи с использованием допущения о постоянстве некоторых физических свойств и потоков системы в пределах небольшого изменения концентрации компонентов, например для одной ступени контакта или для слоя насадки небольшой высоты. Такое упрощение модели процесса позволяет достаточно легко рассчитывать массопередачу как для бинарных, так и для многокомпонентных смесей со ступенчатым и непрерывным контактами фаз. Работа ректификационной колонны характеризуется материальными балансами потоков смесей каждого ее компонента. Расчет колонны для разделения бинарной смеси обычно ведут по количествам вещества, отнесенным к 1 кг или к 1 молю готового продукта—ректификата. На рис. 7.2 представлена принципиальная схема ректификационной колонны с указанием материальных потоков: F — число молей исходной смеси; R, — число молей возвращающейся флегмы Соответственно в верхнюю и в нижнюю части колонны (флегмовые числа); W^ —количество остатка, моли; У —число молей пара, поднимающегося с какой-либо тарелки колонны. В расчетах ректификационной колонны принимают следующие допу-щения, которые мало искажают условия протекания процесса и конечные результаты, но значительно упрощают расчет: l) количество пара, движущегося в аппарате снизу вверх, одинаково в любом сечении аппарата; 2) при конденсации пара на верхней тарелке и в дефлегматоре не происходит существенного изменения состава пара и, следовательно, состав пара, уходящего из ректификационной колонны, равен составу дистиллята, т. е. ув—Хв; 3) скорость пара j/w, поднимающегося из перегонного куба в колонну, равен составу жидкости Xwr стекающей в куб из нижней части колонны, т. е, yw=Xw\ 4) теплоты смешения компонентов разделяемой смеси равны нулю; 5) в процессе ректификации отсутствуют материальные и тепловые потери; 6)смесь, подлежащая разделению, поступает в колонну нагретой до температуры кипений на питающей тарелке.
Рис. 7.2. Принципиальная схема ректификационной колонны с материальными потоками для разделение бинарной смеси
