ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Программы однонаправленного расчета из "Многокомпонентная ректификация" Наибольший интерес представляют два вида программ потарелочного проектно-проверочного расчета программы однонаправленного расчета (снизу вверх или сверху вниз) и программы расчета от концов колонны к тарелке питания. [c.273] Программы однонаправленного расчета не являются универсальными. Однако в ряде важных частных случаев ректификации они применимы, причем обладают большими преимуществами — простотой, быстротой и надежной сходимостью итерационного процесса. [c.273] Для азеотропных смесей метод эффективен, если в качестве одного из продуктов выделяется узел области ректификации (компонент или азеотроп), а второму продукту соответствует грань концентрационного симплекса. [c.274] Метод эффективен и для расчета одноколонного гетероазеотропного комплекса (ректификационная колонна и флорентин), если сверху колонны получают пар состава, близкого к составу гетероазеотропа (неустойчивый узел области ректификации), верхним продуктом является одна из фаз расслаивания вофло-ренгине, а нижнему продукту соответствует грань концентрационного симплекса. [c.274] Наконец, метод однонаправленного потарелочного расчета удается использовать и для двухколонного гетероазеотропного комплекса с разделяющим агентом и полным расслаиванием фаз во флорентине. При этом потарелочный расчет производится в направлении от кубов обеих колонн к флорентину. [c.274] Во всех перечисленных случаях однонаправленный потарелочный расчет ведется от того конца колонны, фигуративная точка продукта которого лежит вблизи грани концентрационного симплекса. Эффективность расчета (быстрая и надежная сходимость итераций) обусловлена тем, что для перечисленных вариантов разделения, заданные требования к качеству продуктов позволяют достаточно точно рассчитать (в начальном приближении) состав того продукта, от которого начинается потарелочный расчет. [c.274] Начальное приближение для этого состава рассчитывается из допущения, что примесями в продукте, являющемся неустойчивым (устойчивым) узлом, будут только компоненты, входящие в состав тяжелой (легкой) ключевой особой точки. Для зеотропной смеси при выделении, например, в качестве верхнего продукта самого легкого компонента этот продукт в начальном приближении содержит только примесь тяжелого ключевого компонента. Все остальные компоненты целиком перегодят тп питания во второй продукт. Такое допущение позволяет по заданным требованиям к продуктам достаточно точно рассчитать (используя урявнрния мятрриального баланса) состав на том конце колонны, от которого начинается потарелочный расчет. [c.274] Точность указанного допущения тем выше, чем выше требуемая четкость разделения (меньше заданные суммарные примеси в продукте, соответствующем узлу области ректификации). При высоких требованиях к продукту возможен безытерацион-ный расчет, т. е. определение необходимого числа тарелок в результате одного потарелочного однонаправленного расчета. Это один из редких примеров, когда проектно-проверочная задача расчета ректификации решается более просто и быстро, чем проверочная. [c.274] Эти трудности могут быть преодолены. В частности, ранее [44] была разработана программа однонаправленного расчета ректификации близкокипящих смесей с промежуточными по летучести ключевыми компонентами, основанная на прерывании потарелочного расчета и автоматическом переходе к следующей итерации с другими значениями концентраций микропримесей в продукте. Однако для решения задач такого рода удобнее перейти к алгоритмам расчета от концов колонны к точке питания. [c.275] При расчете гетероазеотропного комплекса с полным расслаиванием фаз во флорентине число степеней свободы проектирования отличается от этого числа для обычной ректификационной колонны. Соответствующим образом отличается и постановка задачи, которая формулируется так. Задана концентрация примесного компонента в кубовом продукте и концентрация наиболее тяжелого компонента в паре, уходящем из верхней части колонны рассчитываются паровое число, число теоретических тарелок, отборы и составы продуктов разделения. [c.275] В отличие от обычной ректификационной колонны при расчете вычисляют и паровое число, и число теоретических ступеней разделения. При этом паровое число, определяемое на стадии предварительных расчетов из условий материального баланса гетероазеотропного комплекса и материального баланса флорентийского сосуда, может оказаться меньше минимального. В этом случае при потарелочном расчете может возникнуть зона постоянных концентраций или после перехода через точку питания уменьшиться концентрация легких компонентов снизу вверх по колонне. [c.275] Другая особенность одноколонного гетероазеотропного комплекса — невозможность задания чистоты того продукта, который получают из флорентийского сосуда. [c.276] С другой стороны, концентрация наиболее тяжелого компонента в паре, уходящем из верхней части колонны, представляет собой параметр, который задается произвольно в некотором интервале. По этому параметру возможна оптимизация, т. е. для окончательного выбора оптимального проектного варианта необходимо провести серию расчетов при различных значениях рассматриваемого параметра. [c.276] Ряд особенностей имеет постановка задачи для двухколонного гетероазеотропного комплекса с разделяющим агентом и полным разделением фаз во флорентине, которая формулируется так. Задан суммарный паровой поток, отборы продуктов разделения и чистота одного из продуктов разделения определяется паровое число и число теоретических ступеней разделения в каждой колонне, составы продуктов разделения и величина подпитки разделяющего агента. [c.276] Разработанные программы однонаправленного потарелочного расчета содержат основные блоки, обеспечивающие следующие функции 1) предварительные расчеты 2) потарелочный расчет 3) определение оптимальной тарелки питания 4) определение конца потарелочного расчета 5) корректировка составов продуктов при переходе от одной итерации к другой 6) блок диагностики. [c.276] Блок предварительных расчетов по заданной входной информации определяет направление расчета сверху вниз или снизу вверх по колонне, рассчитывает в начальном приближении составы продуктов разделения, определяет величины продуктовых и внутренних потоков пара и жидкости с помощью уравнений общего материального баланса, а также обеспечивает пересчет из массовых количеств в мольные. [c.276] Отборы продуктов разделения зеотропных смесей определяются по заданным требованиям к чистоте обоих продуктов [формула (1У.8)]. [c.276] При расчете двухколонного гетероазеотропного комплекса с разделяющим агентом в исходной информации задаются в начальном приближении концентрации разделяющего агента в продуктах и состав суммарного пара, поступающего во флорентин. [c.277] По заданной чистоте, отбору и концентрации разделяющего агента в одном из продуктов определяются мольные количества компонентов в этом продукте. Далее из общего материального баланса комплекса определяются мольные количества компонентов во втором продукте. Из материального баланса флорентина по суммарному паровому потоку и отборам продуктов определяются паровые числа в кал дой колонне. [c.277] Вернуться к основной статье