Определение высоты колонны

Количество тарелок в колонне может быть определено либо по числу теоретических тарелок, либо по кинетической кривой.

Определение высоты колонны по числу теоретических тарелок

Суть этого метода сводится к построению ступеней на диаграмме y — x. Каждая ступень представляет собой одну тарелку. При построении предполагается, что на каждой тарелке достигается равновесие между жидкой и паровой фазой. Реализацию этого метода можно увидеть на рисунке 3.

Рисунок 3 Определение числа теоретических тарелок.

Как видно число теоретических тарелок в данном случае составляет 8 для нижней части колонны и 7 для верхней, в сумме 15. Для определения действительного числа тарелок это число необходимо поделить на к.п.д. отдельно взятой тарелки. Несмотря на то, что существуют методы оценки к.п.д. тарелок, этот метод не является точным, поскольку для каждой тарелки к.п.д. может отличаться от среднего.

Высота колонны определяется исходя из числа действительных тарелок и расстояния между тарелками. Обычно расстояние между тарелками стандартизовано и может быть выбрано из каталога.

Определение высоты колонны по кинетической кривой

Данный метод точнее чем предыдущий. Он состоит в определении эффективности тарелок по Мэрфи с учетом продольного перемешивания, межтарельчатого уноса и доли байпасирующей жидкости. Для определения значений эффективности тарелок используются критериальные уравнения, которые здесь не приводятся, вследствие их громоздкости и узкой специализации.

Зная эффективность по Мэрфи, можно определить концентрацию легколетучего компонента в паре на выходе из тарелки y_к по соотношению:

Исходя из этой формулы на диаграмме y — x строится кинетическая кривая, представляющая собой зависимость y_к от x, а затем аналогично предыдущему методу графически выстраиваются ступени. Графическую иллюстрацию этого метода можно увидеть на рисунке 4.

Рисунок 4 Построение кинетической кривой и определение действительного числа тарелок.

В итоге мы получили 9 тарелок в нижней части колонны и 9 в верхней. Приняв расстояние между тарелками 0,5 м, расстояние между нижней тарелкой и дном 2 м, расстояние между верхом колонны и верхней тарелкой 1 м, получим полную высоту колонны 11,5 м.