Однократное испарение

F – расход сырья; tf – температура сырья на входе в колонну; xf – содержание низкокипящего компонента всырье; G, y – расход и состав пара; L, x – расход и состав жидкости; e – доля отгона, - это доля испарившегося сырья.

Однократное испарение (ОИ) заключается в нагревании жидкой смеси до температуры выше начала кипения и разделении фаз в пустотелом аппарате или в зоне питания ректификационной колонны.

При однократном испарении фазы являются равновесными, т.е. имеют одинаковую температуру.

Для характеристики равновесия используют мольные концентрации, поэтому G,L,F и e мольные. При необходимости их легко пересчитать в массовые.

Запись баланса одна и та же для мольных и массовых единиц.

При рассмотрении процесса однократного испарения возникают следующие задачи:

- Первая задача, когда известно t_f, F, x_f и необходимо определить G, L, x, y, e.

С помощью диаграммы t – x,y по известным величинам tf и xf находим x и y, а затем находим e следующим образом: сначала запишем уравнение материального баланса: , тогда материальный баланс по низкокипящему компоненту будет: .

Поделив левую и правую части этого уравнения на F, получим баланс для 1кмоль: .

Отсюда, - уравнение однократного испарения,

y, x – концентрации зависят от доли отгона.

Определив y и x по диаграмме t – x,y, можно рассчитать долю отгона:

.

Так как следовательно , а

- Вторая задача, когда известно F, x_f, e и необходимо определить G, L, x, y, t_f,.

Используя уравнение однократного испарения:

на диаграмме равновесных составов по двум точкам построим линию ОИ:

Первая точка при y = 0, (точка А), вторая точка при x = 0, (точка В). Для проверки подставим в уравнение ОИ xf вместо x и находим значение y: оно будет равно xf, т.е. получим точку С, находящуюся на диагонали. Линию ОИ проводят обычно через точку С и одну из точек А или В.

Положение линии ОИ зависит от значения доли отгона: при е = 0 линия ОИ проходит вертикально, а при е = 1 линия ОИ идёт горизонтально.

Точка пересечения линии ОИ и равновесной кривой (D) характеризует составы равновесных пара и жидкости. Определив по диаграмме x,y составы пара (y) и жидкости (x) как координаты точки D, по диаграмме t-x,y находим неизвестную температуру ввода сырья t_f.