skanuj0002 3

przepływającej w górę gromadzi się coraz więcej składnika bardziej lotnego, w wyniku czego jego stężenie wzrasta. W cieczy spływającej w dół natomiast gromadzi się składnik trudniej lotny co powoduje, że stężenie tego składnika w cieczy na dole kolumny jest większe niż u góry.

Para bogata w składnik bardziej lotny wypływa z wierzchołka kolumny do kondensatora. Wytworzony strumień kondensatu jest rozdzielany na dwa strumienie. Jeden z nich jest zawracany do kolumny w jej górnym przekroju, skąd spływa w dół w przeciwprądzie do pary. Drugi strumień, nazywany destylatem lub rektyfikatem, jest odbierany z kolumny jako produkt. Stosunek ilości eieozy zawracanej z kondensatora do kolumny do ilości odbieranego destylatu nosi nazwę liczby powrotu i stanowi ważny parametr określający warunki pracy kolumny rektyfikacyjnej. Na dole kolumny jest odbierany bogaty w składnik trudniej lotny drugi produkt rektyfikacji nazywany cieczą wyczerpaną.

Obliczenia procesu rektyfikacji prowadzi się korzystając z wykresów: krzywej równowagi, górnej linii operacyjnej, dolnej linii operacyjnej i tzw. linii e, przedstawionych na rys. 16.2, Wymienione linie rysuje się w prostokątnym układzie współrzędnych odkładając na osi pionowej stężenie y składnika bardziej lotnego w fazie parowej, a na osi poziomej stężenie x składnika bardziej lotnego w fazie ciekłej. Stężenia składników wyraża się w ułamkach molowych. Ponieważ wartości stężeń składników określone w tych jednostkach mogą zmieniać się w granicach 0 + 1, cały rysunek mieści się w kwadracie jednostkowym. Natężenia przepływu strumieni cieczy i pary w kolumnie wyraża się w kmol/s.

Krzywą równowagi wykreśla się na podstawie danych doświadczalnych stężeń równowagowych dla rozważanego układu składników oraz ciśnienia pod jakim przebiega proces rektyfikacji. Dla wielu sldadników dane równowagowe są zestawione w tablicach własności fizykochemicznych Przebieg linii operacyjnej górnej i dolnej oraz linii e określa się korzystając z równań opisujących te linie.

Równanie górnej linii operacyjnej ma postać

y =

-x + -

L + D Ł- + D

gdzie: y - stężenie składnika bardziej lotnego w parze [uł. mol.], x- stężenie składnika bardziej lotnego w cieczy [uł. mol.], x_D - stężenie składnika bardziej lotnego w destylacie [ul. mol.], L - natężenie przepływu cieczy w górnej części kolumny rektyfikacyjnej [kmol/s], D - natężenie przepływu destylatu [kmol/s], Z ogólnego bilansu masy kondensatora lub górnej części kolumny rektyfikacyjnej wynika związek

Rys. 16.2. Graficzna ilustracja w kwadracie jednostkowym przebiegu procesu w kolumnie rektyfikacyjnej

G = L+D    (16.2)

gdzie: G - natężenie przepływu paty w górnej części kolumny rektyfikacyjnej [kmol/$]

Bilans masy składnika bardziej lotnego w górnej części kolumny rektyfikacyjnej, w ustalonych warunkach przebiegu procesu, prowadzi do równania

Gyj =■ Dx_b + Lx,    (16,3)

Z równania tego wynika, że ilośó masy składnika bardziej lotnego (Gyj) wypływającego z parą z górnej części kolumny rektyfikacyjnej powinna być równa sumie mas tego składnika odpływającego z tej części kolumny z destylatem (Px_D) i z cieczą spływającą z kolumny (Lxj), Uwzględniając w równaniu (16.1) definicję liczby powrotu R

(16.4)

R = t

D