Выбор и обоснование способа производства

На диаграмме t-x-y по оси абсцисс отложены составы жидкости (метанола) и пара, а по оси ординат – температуры t для условий постоянного давления. Верхняя кривая называется линией конденсации, нижняя – линией кипения. Из построенной диаграммы видно, что пар конденсируется при температуре, которая выше температуры кипения метанола. Кроме того, температура кипения смеси ниже температуры кипения чистого ВК и выше температуры кипения чистого. По мере увеличения содержания в смеси НК температура кипения понижается.

Каждому определённому значению концентрации х в жидкой фазе в состоянии равновесия соответствует вполне определённое значение концентрации у* в паровой фазе (знаком * отмечают величину, относящуюся к равновесному состоянию). Математически это выражается формулой:

y*=f(x) (3.2.1)

Графически взаимодействие между фазами в ректификационной колонне можно представить на диаграмме у-х (рис.3.2).

Рабочая линия показывает, что поступающая в колонну жидкость концентрации х1 по мере движения вниз освобождается от НК, на выходе из колонны концентрация х2 минимальная. По мере движения пара вверх концентрация НК в нём возрастает.

Скорость перехода вещества пропорциональна разности равновесной и рабочей концентраций вещества в одной из фаз. Эта разность называется движущей силой процесса массопередачи.

Интенсификацию процесса массопередачи можно осуществить путём увеличения поверхности контакта Fф между взаимодействующими фазами. Практически это достигается барботажем пара через жидкость, развитием смоченной поверхности насадки. Повышения коэффициента массопередачи К можно достичь путём турбулизации (интенсивного перемешивания) взаимодействующих фаз, что обеспечивается соответствующим конструктивным оформлением проточной части аппарата. Возрастание движущей силы процесса ∆ также способствует интенсификации массопередачи и достигается за счёт увеличения подачи флегмы в колонну.

Влияние физических факторов.

Рассмотрим влияние температуры, давления и ускорения силы тяжести. Поскольку объём газовой фазы с изменением температуры и давления изменяется, исследования этих факторов на массопередачу целесообразно проводить при постоянной массовой скорости (Wr=const).

Влияние температуры.

Влияние температуры на коэффициент массопередачи КУ определяется температурной зависимостью m/βх. С повышением температуры увеличиваются m и βх; при этом отношение m/βх в зависимости от соотношения температурных коэффициентов для m и βхможет возрастать или уменьшаться. В соответствие с этим при при повышении температуры КУ будет уменьшаться или увеличиваться, принимая в некоторых случаях экстремальные значения.

Влияние давления.

Поскольку константа фазового равновесия не зависит от давления, а константа mУХ обратно пропорциональна Р, с увеличением давления КУ увеличивается (вследствие уменьшения mУХ).

Отделение ректификации метанола включает в себя следующие участки:

отгонка легких фракций от метанола-сырца;

основная ректификация;