ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ректификация идеальных смесей в бесконечных колоннах при конечной флегме из "Многокомпонентная ректификация" Для двухсекционных бесконечных адиабатических колонн при конечной флегме (обе секции бесконечны) имеется только два независимых параметра режима флегмовое (паровое) число (5) и величина отбора 0(1 ). Поэтому многообразие возможных составов продуктов разделения в концентрационном симплексе двумерно. [c.157] Обычно различные режимы ректификации в бесконечных колоннах при конечной флегме подразделяют на два класса фракционирования. К первому относят режимы, при которых в обоих продуктах разделения содержатся все компоненты разделяемой смеси, а ко второму — все остальные режимы. [c.157] Чтобы распространить обобщения на неидеальные и азеотропные смеси, эту классификацию следует уточнить. [c.157] Введем также понятие третьего класса фракционирования. [c.158] К третьему классу фракционирования будем относить ректификацию при флегмовых (паровых) числах, больших, чем те, при которых и заданном отборе в продуктах разделения содержится только один (а при определенных отборах ни одного) распределяющийся компонент. [c.158] Как показано в разделе 2 данной главы, при этих условиях дальнейшее увеличение флегмового числа не приводит к изменению составов продуктов разделения идеальных смесей. Изменяются только траектории ректификации и составы в зонах постоянных концентраций. Однако для неидеальных и азеотропных смесей при третьем классе фракционирования могут изменяться и составы продуктов разделения. [c.158] Рассмотрим кратко общие качественные закономерности ректификации идеальных смесей при конечной флегме в бесконечных колоннах [76]. Для анализа влияния флегмового (парового) числа на составы продуктов разделения зафиксируем величину отбора (D = onst). Из уравнений (V.1) и (V.2) следует, что с увеличением R при достаточно малых R(S) (первый класс фракционирования, x iB = x iH=Xip) фигуративные точки продуктов с постоянной скоростью удаляются от точки питания по прямой, проходящей через ноду жидкой фазы питания. При этих условиях сохраняется термодинамическая обратимость при смешении потоков в точке питания и сохраняют свою силу уравнения материального баланса и фазового равновесия в районе питания, выведенные для процесса обратимой ректификации. [c.158] Если 0 Ообр, то при предельном режиме первого класса фракционирования в верхнем продукте исчерпывается л-й компонент, а в нижнем — остаются все компоненты. При этом сохраняют свою силу уравнения (У.8) и (У.9). Если 0 Ообр, то в нижнем продукте исчерпывается первый компонент, а в верхнем — остаются все компоненты. При этом сохраняют свою силу уравнения (У.8) и (У.Ю). [c.159] Из анализа, проведенного в разделе 2 данной главы, следует, что при предельном режиме первого класса фракционирования в одной из секций (а при режиме с обратимым смешением потоков — в обеих секциях) появляются новые зоны постоянных концентраций с числом компонентов [п—1). При этом старые зоны постоянных концентраций в районе питания сохраняются (колонна имеет три или четыре зоны постоянных концентраций). [c.159] При дальнейшем увеличении флегмового числа имеет место второй класс фракционирования. Если, например, /ХОобр, то зона постоянных концентраций в верхней секции в районе питания исчезает, а вторая зона сохраняет свой согтяв Точка верхнего продукта начинает перемещаться с постоянной скоростью по прямой, проходящей через ноду второй зоны постоянных концентраций верхней секции, а точка нижнего продукта — по параллельной прямой. При этом зона постоянных концентраций в нижней секции продолжает располагаться в районе питания, но состав в этой зоне все время изменяется. [c.159] При дальнейшем увеличении флегмового числа продуктовые точки перемещаются по параллельным прямым таким образом, что в верхнем продукте постепенно исчерпываются тяжелые компоненты, а в нижнем — легкие до тех пор, пока не останется только один распределяющийся компонент (или ни одного). Такой режим является предельным режимом второго класса фракционирования. [c.159] Таким образом, с увеличением Я уменьшается суммарная размерность граничных элементов концентрационного симплекса, которым принадлежат продуктовые точки. При первом классе фракционирования эта размерность равна 2 (и—1), при третьем классе (п—1) или п—2). [c.159] Граничными значениями флегмового (парового) ч и с л а гр(5гр) при заданном отборе (1) = соп51) будем называть такие значения, при которых исчерпывается один из компонентов в верхнем или нижнем продукте, т. е. суммарная размерность элементов концентрационного симплекса, которым принадлежат продуктовые точки уменьшается на единицу. При гр(5гр) в соответствующей секции колонны имеются две зоны постоянных концентраций, а при остальных значениях Я (5) — одна зона. [c.159] Для каждого варианта с распределяющимися компонентами существует определенный интервал значений и I). В пределах этого интервала термодинамически оптимальные условия разделения соответствуют значениям 0=Вгр и Я=Ягр. Это объясняется тем, что именно при этих параметрах и наименьших значениях флегмового и парового чисел происходит одновременное исчерпывание соответствующих компонентов в обоих продуктах разделения. [c.162] На рис. У-З в концентрационном тетраэдре показана область возможных составов верхнего продукта четырехкомпонентной идеальной смеси (/ = 0,1 [а=0,2 /з = 0,3 /4=0,4 01 = 1,8 02=1,5 аз = 1,1 щ = 1,0 Т//г = 0). В увеличенном масштабе дана область РНЬК. [c.162] На рис. -4 дана зависимость и от Д и показана область параметров с распределяющимися компонентами 2 и 3. [c.162] Из рисунка четко виден оптимальный характер режима при О = Ообр и Я=Яобр, а также при других граничных значениях отбора. [c.163] Вернуться к основной статье