ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Инвариантность составов в зонах постоянных концентраций по отношению к флегмовому числу и отбору из "Многокомпонентная ректификация" Концепция инвариантности составов в зонах постоянных концентраций по отношению к флегмовому числу была обоснована графически для трехкомпонентных идеальных смесей при а,, I, У=сопз1 в односекционных колоннах (работа Уайта [69]). Впоследствии эта концепция была положена в основу метода последовательного расчета зон постоянных концентраций для дискретных идеальных смесей [70—73]. [c.152] Более сложным является анализ работы адиабатической односекционной колонны в случае, когда продукт не содержит некоторых компонентов разделяемой смеси. При исчерпывании одного из компонентов продуктовая точка, как и при обратимой ректификации, попадает на грань концентрационного симплекса. При дальнейшем увеличении флегмового числа продуктовая точка начинает перемещаться по грани. При этом условие х — х р не может больше выполняться, так как продуктовая точка уже не лежит на прямой, проходящей через равновесную ноду питания. [c.153] При граничном режиме в секции одновременно существуют две зоны постоянных концентраций — старая и новая. Несмотря на то, что при граничном режиме продуктовые точки в адиабатическом и в обратимом процессах совпадают, точки исчерпывания компонента различны. Это объясняется различными условиями исчерпывания компонента в этих двух режимах. При обратимом процессе концентрации всех компонентов в зоне исчерпывания остаются постоянными, а при адиабатическом процессе концентрация крайнего по летучести компонента убывает. При этом для обратимого процесса при ректификации идеальных смесей потоки пара и жидкости в зоне исчерпывания меньше, чем в зоне питания (см. гл. П), а для адиабатического процесса они одинаковы (если пренебречь тепловым взаимодействием фаз). Условия исчерпывания компонента при обратимой ректификации рассматривались ранее (см. разд. 13 и 14, гл. И). [c.154] Из уравнений (У.З) или (У.5) определяют значения флегмового или парового числа Я или 5) соответственно при граничном режиме. Для этого задают соответственно у о = 0 или x w = 0 (условия исчерпывания крайнего по летучести компонента). Затем из уравнений (У.4) или (У.б) определяют составы в новых зонах постоянных концентраций. [c.154] Рассмотрим процесс дальнейшего увеличения флегмового или парового числа в секции. Часть секции от точки исчерпывания до продуктовой точки в адиабатической колонне можно заменить обратимым процессом. Поток, поступающий в эту часть секции из зоны исчерпывания (зона постоянных концентраций), можно рассматривать как поток питания. Тогда для этой части секции сохраняют свою силу все приведенные выше рассуждения о соответствии между адиабатическими и обратимыми режимами ректификации для всей секции при наличии всех компонентов в продукте. Подобный анализ можно продолжить, рассматривая дальнейшее увеличение флегмового или парового числа и дальнейшее исчерпывание компонентов. Что касается части секции от точки питания до точки исчерпывания компонента, то здесь процесс является необратимым в принципе, поскольку, как отмечалось выше, не могут выполняться условия равновесия в питании. Инвариантность состава в новой зоне постоянных концентраций по отношению к флегмовому (паровому) числу сохраняет свою силу и при рассматриваемых режимах, если условия материального баланса или термодинамические о1раничения не препятствуют этому (это относится, в частности, к ректификации идеальной смеси в односекционной колонне). Как и для случая, когда в продукте имеются все компоненты, эта инвариантность вытекает из принципа максимальной работы разделения при заданных энергозатратах. [c.155] Из проведенного анализа следует, что качественные составы верхнего и нижнего продуктов разделения многопродуктовой колонны обратимой ректификации (см. разд. 9, гл. П) и адиабатической ректификации в режиме минимальной флегмы одинаковы. Это соответствие имеет важное практическое значение. Оно позволяет использовать сравнительно простой анализ процесса обратимой ректификации (см. разделы 14 и 15 гл. II) для выяснения возможных качественно различных составов продуктов в режиме минимальной флегмы для азеотропных смесей, а это, в свою очередь, позволяет синтезировать новые схемы разделения таких смесей. Однако надо иметь в виду, что составы продуктов в системе колонн обратимой ректификации (или в многопродуктовой колонне) и в адиабатической колонне при минимальной флегме не полностью идентичны вследствие несовпадения точек исчерпывания компонентов. Поэтому такой анализ необходимо проводить для тех точек исчерпывания, которые соответствуют адиабатическому процессу. [c.155] При анализе работы бесконечных адиабатических двухсекционных колонн их следует рассматривать, как две взаимосвязанные односекционные колонны. Рассмотрим некоторые важные частные случаи [75]. [c.155] Что касается односекционных колонн, то для них величина отбора связана материальным балансом с величиной флегмового (парового) числа. Таким образом, для односекционных колонн имеется только один независимый параметр процесса. [c.157] Вернуться к основной статье