ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие области непрерывной ректификации и диаграммы возможных заданных разделений из "Физико-химические основы дистилляции и ректификации" Все области ректификации, составляющие полную диаграмму -компонентной смеси, разделяются на две группы. [c.151] Первую группу составляют области, принадлежащие одному и тому же пучку траекторий ректификации при бесконечном флегмовом числе. Разделяющие многообразия, которые рассекают пучок траекторий на отдельные области, принадлежащие первой группе, являются линейными, т. е. некоторыми прямыми, плоскостями или гиперплоскостями, и называются разделяющими многообразиями первого типа. Характерно, что фракции дистиллята или кубового продукта, полученные из исходных смесей, расположенных в разных областях первой группы, при осуществлении первого или второго заданных разделений имеют качественно различные составы. Фигуративные точки этих составов расположены по обе стороны от точки наивысшей или наинизшей температур кипения, через которые проходит разделяющее многообразие первого типа [29]. [c.151] Вторую группу составляют области, принадлежащие разным пучкам траекторий ректификации при бесконечном флегмовом числе. Разделяющие эти области многообразия второго типа в общем случае криволинейны. [c.151] Рассмотрим в качестве примера диаграмму 3-компонентной смеси (рис. VI, 8). При бесконечном флегмовом числе диаграмма распадается на два пучка траекторий ректификации (рис. 1,8, а). [c.151] В —точки составов дистиллята —составы кубовых продуктов. [c.152] Приведенные правила открывают возможность осуществления заданных разделений независимо от числа особых точек и их расположения на диаграмме состояния. Эти правила могут, в принципе, применяться также для смесей, содержащих более трех компонентов. [c.153] Явление пересечения областей ректификации, соответствующих различным заданным разделениям, может быть использовано в технологических целях, так как иногда позволяет разделять азеотропные смеси методом обычной непрерывной ректификации (см. главу УП1). [c.153] Поскольку концентрационные симплексы азеотропных смесей в общем случае распадаются на ряд областей непрерывной ректификации, на первой стадии исследования и проектирования ректификационного процесса необходима информация о предельно возможных составах дистиллята и кубового продукта. Эта информация может быть получена построением диаграмм заданных разделений. [c.153] Для множеств исходных составов типа Ля — АрЦ Ар, которым свойственна четкая совокупность заданных разделений, все термодинамически возможные диаграммы 3-компонентных смесей приведены на рис. VI, 9. Построение диаграмм такого типа может быть осуществлено наложением на диаграммы траекторий открытого испарения или траекторий ректификации при бесконечном флегмовом числе линий материального баланса, которые проходят через фигуративную точку исходной смеси, поступающей на разделение. При этом учитываются правила стягивания, описанные на стр. 149. Заштрихованные области соответствуют пучку линий материального баланса, в фокусе которого расположен состав исходной смеси. Рассматриваемые случаи относятся к предельно четкой ректификации. [c.153] Иная картина наблюдается, когда состав исходной смеси находится в области пересечения множеств Ар и Ар. Тогда разделяющая линия областей открытого испарения переходима при варьировании заданного разделения (рис. VI, 10). [c.153] Заштрихованы области вращения линии материального баланса при пере ходе от первого ко второму заданному разделению при условии четкой ректификации по одному из конечных составов. Точками обозначены азеотропы. [c.154] Таким образом, реальный процесс ректификации на колоннах конечной эффективности при конечных флегмовых числах позволяет получать промежуточные заданные разделения, которые более предпочтительны, чем разделения первого и второго типов. Эти особенности процесса непрерывной ректификации смесей, содержащих азеотропы, должны безусловно учитываться при построении диаграмм возможных заданных разделений. [c.156] Рекомендуемая последовательность построения таких диаграмм приведена ниже. [c.156] Анализ развертки показывает, что верщины 1 и 4 тетраэдра являются устойчивыми узлами, так как все стрелки, характеризующие направления процесса открытого испарения, сходятся к этим вершинам. Эти точки соответствуют наивысшим температурам кипения, по сравнению с окрестным полем температур. Точки 1 и 4 — опорные точки двух пучков траекторий. Оба пучка начинаются в одной и той же особой точке наинизшей температуры кипения, которая является тройным азеотропом 1—2—3. Таким образом, на трех опорных точках базируются два пучка траекторий открытого испарения, которые покрывают все внутреннее пространство тетраэдра. Схематично эти пучки показаны на рис. VI, 12, б. [c.157] имеющий в качестве второй опорной точки вершину 1, покрывает область, конфигурация которой соответствует тетраэдру с вершинами 1, А12, Л)з, Ац, и напоминает по строению пучок траекторий, соответствующий диаграмме обычной 4-компонентной смеси с одним бинарным азеотропом. [c.158] Границей между двумя рассмотренными трехмерными пучками является двумерный пучок (рис. VI, 13, б). Его структура идентична структуре диаграммы 3-компонентной смеси класса 11 типа 010. [c.158] Например, для цепочки 1 характерными будут наивысшие концентрации фракций азеотропа 1—2—3 и компонента 4 на концах ректификационной колонны и зоны максимумов концентраций для фракций Л12 и компонентов 2 и 3 в ее средней части. Если состав исходной смеси расположен в окрестности разделяющей поверхности, то сопряженные значения составов дистиллята и кубового продукта необходимо определять, исходя из переходимости этой поверхности, аналогично случаям, рассмотренным ранее для диаграмм 3-компонентных смесей. [c.158] Вернуться к основной статье