Располагая набором конод и пучком рабочих линий, описываемым уравнением (2), приступают к построению теоретических тарелок и определению их числа.

Построение теоретических тарелок в поле треугольной диаграммы. Определение числа теоретических тарелок.

Для задачи проектирования известно: R_н,x_н,x_к,Е_н, y_н. Требуется определить: состав экстракта на выходе из колонны; положение полюса; число теоретических тарелок, если ; выходы экстракта и рафината, ; выходы и составы рафината и экстракта после удаления из них экстрагента, .

Процедура решения задачи.

Состав экстракта определяют по уравнению материального баланса для всего аппарата

R_н + E_н = N = Е_к + R_к. Проводят линию смешения и находят по правилу рычага 1 рода положение точки результирующей смеси N (см.рис.5). Далее проводят линию вычитания из смеси N раствора R_к и продолжают полученный отрезок прямой до пересечения с правой ветвью бинодальной кривой, определяя, таким образом, состав экстракта .

Рис.5. Определение состава экстракта.

Для определения положения полюса используют наличие теперь уже двух пар сопряженных концентраций: и: .

Рис.6. Определение положения полюса.

Проведя две линии через две пары сопряженных концентраций , и продолжая их до взаимного пересечения, находят положение полюса (см. рис.6)..

Построение теоретических тарелок в поле треугольной диаграммы.

Располагая набором конод (линий соединяющих равновесные составы сосуществующих фаз) и уравнением семейства рабочих линий (на языке частичной взаимной растворимости Р и Э) в неявном виде (2), приступают к построению теоретических тарелок.

Построение теоретических тарелок проводят последовательно, начиная от теоретической тарелки с выходящим потоком экстракта. Уходящий из аппарата экстракт находится в равновесии с покидающим 1 ую ступень (по ходу движения рафината) рафинатом . Состав этого рафината определяется конодой проходящей через точку экстракта на ветви экстрактов. Противоположный конец этой коноды располагается на ветви рафинатов. Так построена первая теоретическая тарелка. Графический образ тарелки определяется заштрихованной площадью между лучом и конодой . Состав рафината на выходе , поэтому приступают к построению следующей тарелки.

Рис.7. Определение числа теоретических тарелок.

Сопряженный с рафинатом экстракт лежит на точке пересечения луча с ветвью экстрактов. Таким образом, проведя луч до пересечения с ветвью экстрактов, определяют состав экстракта . Поток рафината уходит со 2 ой тарелки находясь в равновесии с потоком экстракта . Состав рафината определяется конодой , проходящей через точку экстракта на ветви экстрактов. Противоположный конец коноды располагается на ветви рафинатов. Графический образ тарелки определяется заштрихованной площадью между лучом и конодой .. Состав рафината на выходе , поэтому приступают к построению следующей тарелки. Процедура построения повторяется.

На рисунке показано, что рафинат последней, четвертой тарелки удовлетворяет условию задачи, т.е. . Площадь четвертой тарелки на рисунке не заштрихована. Число тарелок равно числу конод или числу лучей (рабочих линий) за вычетом единицы.

Проведенный анализ выполнен в предположении идеального контакта фаз. В противном случае, найденное число теоретических тарелок служит базой для определения числа действительных тарелок через известное значение коэффициента полезного действия ступени.

Определение выходов экстракта и рафината.

Для определения потоков рафината воспользуемся правилом рычага второго рода (см. рис.5).

, откуда .

Из материального баланса по потокам смеси для всего аппарата в целом получают величину потока экстракта

, .

Определение выходов и составов рафината и экстракта после удаления из них экстрагента, .

Рис.8. Отгонка экстрагента из экстракта и рафината.

Стадия отгонки экстрагента из экстракта представлена на диаграмме фазового равновесия (см. рис.8) прямой , где - состав экстракта после удаления из него экстрагента.

Стадия отгонки экстрагента из рафината представлена на диаграмме фазового равновесия прямой , где - состав рафината после удаления из него экстрагента.

Потоки экстракта и рафината после отгонки из них экстрагента могут быть найдены с помощью правил рычага 2 го рода (отгонка на языке экстракции это «вычитание экстрагента из экстракта или рафината»). Так, поток экстракта после отгонки из него экстрагента может быть найден по правилу рычага второго рода:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: