ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модель тарельчатой колонны ректификации многокомпонентных смесей из "Программирование и вычислительные методы в химии и химической технологии" Абсорбция — процесс разделения газовой смеси на составные части путем растворения одного или нескольких компонентов этой смеси в специально подобранной жидкости, называемой абсорбентом. Этот процесс может проводиться в различных аппаратах, в частности в тарельчатых абсорберах (рис. 47), представляющих собой аппараты колонного типа, в верхнюю часть которых подается жидкий абсорбент, а в нижнюю — газ, содержащий извлекаемые компоненты. Контакт жидкости и газа, в процессе которого происходит растворение части газовой смеси в жидкости, производится на специальных барботажных устройствах — тарелках. [c.264] Рассмотренная математическая модель тарельчатого абсорбера позволяет при сделанных выше предположениях моделировать возможные режимы извлечения, например, при различных величинах потоков жидкости и газа, подаваемых на абсорбер, а также различных температурных режимах извлечения (разные значения констант растворимости на тарелках). [c.265] Таким образом, расчет профилей концентраций по высоте абсорбера сводится к решению трехдиагональной системы уравнений материального баланса по каждому из компонентов исходной смеси. В результате решения системы (10—49) получается распределение концентраций компонента в жидкости (абсорбенте). Концентрации в газовой фазе вычисляются по соотношению (10—46). Программа и числовой пример приведены на стр. 267. [c.265] Программа выполййетсй следующим образом. Вводятся исходные данные, фиксируется номер рассчитываемого компонента и вычисляется матрица коэффициентов системы (10—49). Затем производится обращение к процедуре решения системы (процедура ODIA) и рассчитывается состав газовой фазы. Номер компонента задается в операторе цикла по /. [c.266] Математическое описание ректификационной колонны в общем случае включает следующие зависимости уравнения материального баланса колонны и каждой тарелки по каждому из компонентов разделяемой смеси уравнения теплового баланса колонны и каждой из тарелок соотношения для расчета фазового равновесия соотношения, описывающие кинетику массообмена на тарелках колонны уравнения, описывающие куб и конденсатор. [c.266] Принимаются следующие допущения. [c.266] Одним из способов решения задачи является метод независимого определения концентраций, согласно которому система (10—50)— (10—54) приводится к линейному относительно виду путем замены Ц = 1, 2.к). [c.270] Если условие (10—57) выполняется, то решение заканчивается и сумма концентраций на всех тарелках в пределах заданной точности равна единице. [c.271] Блок-схема программы расчета одного стационарного распределения концентраций представлена на рис. 50. Сначала вводятся исходные данные, характеризующие свойства компонентов разделяемой смеси и режим работы колонны. Затем принимается начальное распределение концентраций по высоте колонны, равное составу питания, и вычисляются с использованием уравнений (10—55) константы фазового равновесия. Полученные данные используются для определения коэффициентов системы (10—56), которая может быть решена одним из методов решения систем линейных уравнений, щапример методом исключения. Поскольку начальное приближение задано произвольно, полученные значения для каждого из компонентов не будут удовлетворять условиям (10—57), т. е. сумма концентраций на каждой из тарелок не будет равна единице. [c.271] Формальными параметрами процедуры являются N — число тарелок А — поддиагональный вектор Л — вектор главной диагонали С — наддиагональный вектор D — вектор-столбец свободных членов. В процессе выполнения процедуры исходная матрица не сохраняется, а решение записывается в столбец свободных членов. [c.274] После того, как закончится цикл по I (т. е. будут проверены суммы концентраций для всех тарелок, включая куб и дефлегматор), значение переменной Z будет равно числу тарелок, для которых не выполняется условие окончания расчета. Если Z не равно нулю, то производится нормирование полученных на тарелках концентраций и управление передается метке START, в противном случае выводится решение. [c.275] В приведенном примере решение с точностью 0,001 достигается после восьми итераций. Эта же задача решается за две итерации, если точность равна 0,01. Заметим, что расчет восьмикомпонентной смеси при тех же условиях с коэффициентами относительной летучести от 1 до 8 достигается за три итерации. [c.276] Вернуться к основной статье