ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое описание процесса многокомпонентной ректификации из "Процессы и аппараты химической технологии Том 2" Решение задач оптимального проектирования и оптимизации процессов разделения многокомпонентных смесей методом ректификации невозможно без использования результатов математического моделирования. Как уже отмечалось, использование концепции теоретической ступени разделения ле дает возможности надежно предсказывать конструктивные параметры установки, удовлетворяющей заданным технологическим требованиям. Поэтому необходима детальная проработка таких проблем, как массопередача в многокомпонентных смесях и гидродинамика потоков на контактных устройствах массообменной аппаратуры [130, 179, 185]. [c.39] Вместе с тем, отмечается [130, 202, 230], что использование в расчетах даже постоянной величины эффективности тарелок в сравнении с расчетами по теоретическим ступеням разделения может привести к нарушению сходимости итерационного алгоритма решения системы уравнений математического описания. [c.39] Паро-жидкостное равновесие. Достаточно точное описание условий паро-жидкостного равновесия является важнейшим условием реализации математического моделирования колонн ректификации многокомпонентных смесей. Более того, анализ этих условий часто позволяет еще до моделирования ректификационной установки в целом решить вопрос о возможности получения смесей требуемого состава, выбрать метод разделения (обычная, азеотропная, экстрактивная ректификация) и даже-наметить возможный круг схем разделения исходной смеси на продукты заданного качества. Выше уже отмечалось, что одной, из основных подсистем общего алгоритма синтеза схем разделения многокомпонентных смесей является подсистема анализа их физико-химических свойств, к которым относятся и зависимости, описывающие паро-жидкостное равновесие. [c.40] К настоящему времени в области создания методов математического описания условий паро-жидкостного равновесие выполнен чрезвычайно большой объем исследований, основные-результаты которых достаточно полно отражены в работах [126—133] и, в частности, в томе 1 данной серии Итоги науки и техники [132]. Характеризуя состояние работ в этом направлении в целом, можно отметить, что общая тенденция теоретических и экспериментальных исследований сейчас включает проблему экспериментального определения данных в бинарных системах [137, 145], разработку модификаций известных соотношений с целью повышения их точности [150, 152] и задачи определения областей применимости различных методов описания условий паро-жидкостного равновесия в многокомпонентных смесях [142—154]. [c.40] Опубликованы также относительно немногочисленные работы, посвященные созданию автоматизированных подсистем, назначением которых является программное обеспечение решения задачи анализа условий паро-жидкостного равновесия. Так, в работе [143] представлен алгоритм выбора из совокупности уравнений Рейделя, Отмера и Дрейсбаха, наилучшего-для описания зависимости давления паров чистых компонентов от температуры. [c.40] Алгоритм поиска параметров уравнений, определяющих значения коэффициентов активности, основан на методе наиско-рейщего спуска с параболической интерполяцией по градиенту. [c.44] Очевидно, что возможности рассмотренных выше систем автоматизированного анализа паро-жидкостного равновесия могут расширяться по мере их совершенствования. [c.44] Гидродинамика потоков и кинетика массопередачи. Разработка математического описания гидродинамики контактирующих потоков пара и жидкости в массообменном пространстве ректификационных колонн является темой большого числа исследований в основном экспериментального характера [155— 185]. Используемые в настоящее время математические модели гидродинамики контактных устройств массообменной аппаратуры достаточно подробно представлены в работах [126, 130, 176—179, 185]. [c.44] Следует отметить, что погрешность в оценке параметров гидродинамических моделей оказывает меньшее влияние на точность результатов моделирования по сравнению с ошибками в определении кинетических параметров и параметров уравнений, описывающих паро-жидкостное равновесие [125]. [c.45] В большинстве случаев при использовании гидродинамических моделей контактных устройств расчет разделительной способности аппаратуры проводится на основе допущения о постоянстве локальной эффективности контакта в массообменном пространстве по отношению ко всем компонентам разделяемой смеси. Такой подход в случае расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей может привести к существенным погрешностям [130, 183, 185, 126]. [c.45] В результате многочисленных экспериментальных и расчетных исследований, а также расчетов показано, что при многокомпонентной ректификации эффективность тарелок может быть существенно различной по отношению к различным компонентам разделяемой смеси [130]. Величина эффективности тарелки для какого-либо компонента смеси при этом может быть как меньше нуля, так и больше единицы, что является характерным для многокомпонентных смесей [130]. [c.45] Из общего анализа теорий массопередачи следует, что коэффициенты. массоотдачи являются функциями двух групп параметров параметров, определяющих диффузионный перенос вещества к границе раздела фаз, и параметров, характеризующих гидродинамическое состояние границы раздела фаз. Если гидродинамические параметры в процессе многокомпонентной массопередачи оказывают такое же влияние на коэффициенты массоотдачи, как и для случая бинарных смесей, то диффузионные процессы переноса в многокомпонентных смесях имеют по сравнению с бинарными ряд специфических особенностей, к числу которых относятся прежде всего явления осмотической и реверсивной диффузии [181, 182]. [c.45] Вернуться к основной статье