Capitolul 8Fracionarea amestecurilor binare
Coloana de fracionareIstoric romani distilareabuturilor -
latinRectificare - rectefacere (mbuntire)Distilare destillareConsum
energetic enorm consumul energetic al tuturorfracionriloreste 3%
din consumul total de energie al SUA.
Clasificareametodelor de calcul
CalcululnlimiiCalcululdiametruluiParametri de lucru:- presiuni;-
temperaturi;- raie reflux;-
sarcinitermicecondensatorirefierbtor
Metode de calcul Metodesimplificate Metoderiguroase
Metodegrafice MetodeanaliticeFactorii care
influeneazproiectareaianalizaprocesului de fracionare a
amestecurilorbinare Alimentare:- debit;
- compoziie;
- temperatur;
- presiune;
- condiietermic (q)
Gradul de separaredoritntreceidoicomponeni; Presiunea de operare
(obligatoriu sub presiuneacritic a amestecului); Raiaminim de
reflux; Raiareal de reflux; Numrul real de talere Numrul de
talereteoretice/echilibre; Numrul minim de
talereteoretice/echilibre; Tipul de condensare:- total;
- parial.
Gradul de subrcire (dacexist) al refluxului; Tipul de
refierbtor:- parial;
- total.
Modul de realizare a contactrii (talere,
umpluturisauumpluturistructurate); Inlimea coloanei; Localizarea
talerului de alimentare; Diametrul coloanei.Precizri: dacfracia de
vaporinalimentarecrete:- creteraia de reflux (L/D) necesar;
- scaderaia de stripare (V/B) necesar.
presiuneapecoloantrebuiestabilitnfuncie de
temperaturadistilatului care trebuies fie mai mare cu 6 8C
decttemperaturaapei de rcire (aprecirculat de obicei, cu
temperaturminim de 28C); dacacestlucru nu esteposibil se
utlizeazdiferiiageni de rcire (ap de pu, sole, agenifrigorifici de
diferiteniveletermice); dacpresiunearezultateste sub
presiuneaatmosferic, se lucreazadesea la o presiunecevamai mare
dectpresiuneaatmosferic (1.2 1.3 bar ncondensator)
pentruevitareaoperrii sub vacuum, darlimitat la cazurilen care
temperatura la bazcretepestetemperaturalimit (descompunere,
polimerizare, coroziuneexcesiv, diferitereacii); nacestcazoperarea
sub vacuum estenecesar; pentru (1) alimentaredat, (2) grad de
separareimpusi (3) presiune de operare, exist o raieminim de reflux
care corespundeunuinumrinfinit de talereteoretice/echilibre; un
numr minim de talereteoretice/echilibreexistpentru o raieinfinit de
reflux;Concluzie: o variant de proiectareuzualestedefinit de:-
unnumr de talereteoretice/echilibre;- raie de reflux.
Alimentarea (debit molar F) compus din -
componentulmaivolatil/uor (cheieuor, CU) i din
- componentulmaipuinvolatil/greu (cheiegreu, CG)
esteintroduspetalerulf. Compoziiaalimentriieste de x0F,
exprimatcafraciamolar a componentuluimaivolatil, poate fi, la
presiuneatalerului de alimentare (1) lichid, (2) vaporisau (3)
amesteclichid-vapori. Compoziiadistilatului, exprimatcafraciamolar
a componentuluimaivolatil, estexD. Compoziiaprodusului de baz,
exprimatcafraciamolar a componentuluimaivolatil, estexB.
Compoziiilecorespunztoare ale componentuluimaigreusunt (1)
1-x0Fpentrualimentare, (2) 1-xDpentrudistilati (3)
1-xBpentruprodusul de baz.Scopulfracionriiestesproduc din
alimentare un distilatmaibogatncomponentulmaivolatil (CU), notat de
aici cu 1, componentulmaipuinvolatil (CG), notat de aici cu 2, s se
concentrezenprodusul de baz.Uurinaseparriiestedat de
volatilitatearelativ.
Pentrucazurile (b), (c) i (d) fluxurile de
lichidivaporinceledouseciisuntcorelateprinecuaia de bilan
materialDeioperaiile de fracionare pot fi definite attprinraiade
reflux , ctiprinraia de stripare
printradiie se foloseteraia de reflux,
deoareceprodusuldistilatesteadeseacelmai important
produs.Pentrucazurile (a) i (e) fluxurile de
lichidivaporinceledouseciisuntcorelateprinecuaia de bilan material
iprinecuaia de bilantermic
Condiii limitativePentru o specificaiedat, raia de reflux poate
fi selectat
oriundepornind de la raiaminim de reflux, , pnla o
valoareinfinit (reflux total, vaporii de la vrf find condensai
total ireturnaintotalitatepetalerul din vrf, fr a
maiobinedistilat). Aa cum se poatevedea din figur,
raiaminimcorespundeunuinecesar de talereinfinit,
iarraiainfinitcorespundeunuinecesar minim de etalere.
Metodagrafic McCabe-Thiele poatedetermina rapid celedoulimite, ,
.
Apoi, pentrucazul real
Dac se nlocuiescrapoartelefraciilormolareprinrapoarte de
debitepariale, molaresaumasice, ecuaiadevine:
1
