ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Многокомпонентная ректификация из "Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.2" Коэффициенты распределения и относительные летучести компонентов являются функциями состава и параметров состояния. Однако в приближенных методах расчета коэффициенты относительной летучести часто принимают постоянными. [c.125] Расчет многокомпонентной ректификации можно проводить приближенными или точными методами. В первом случае в исходную систему уравнений вносят достаточно грубые упрощения и дополнительные зависимости эмпирического или полуэмпириче-ского характера. Это позволяет получить хотя и приближенное решение, но зато относительно просто и быстро. В качестве четырех независимых переменных в приближенных методах расчета обычно принимают следующие параметры 1) флегмовое число 1 2) концентрацию одного из компонентов в дистилляте Хр 3) концентрацию одного из компонентов в кубовом остатке I, 4) номер ступени на которую должно подаваться питание. [c.126] Такой же выбор независимых переменных используют и в бинарной ректификации, но при многокомпонентном питании этих параметров нед остаточно, чтобы перед началом расчета полностью охарактеризовать требуемый состав дистиллята и кубового остатка. Однако при правильном выборе компонентов, для которых задаются концентрации в дистилляте и кубовом остатке, приближенное решение уравнений материального баланса позволяет получить близкое к действительному представление о составах продуктов процесса ректификации. Компонентом, для которого в качестве независимой переменной задается концентрация его в дистилляте (тяжелый ключевой компонент с номером /г), как правило, выбирают самый летучий из компонентов, которые предполагается сконцентрировать в кубовом остатке. Величина Хр характеризует допустимое количество этого компонента в дистилляте. Другим ключевым компонентом (легкий ключевой компонент с номером I) выбирают обычно наименее летучий из тех, которые должны быть собраны в дистилляте. Величина / характеризует допустимое содержание этого компонента в кубовом остатке. [c.126] При расчете ректификационных колонн возникает необходимость в решении двух видов задач на парожидкостное равновесие расчет равновесного состава пара по известному составу жидкости и, наоборот, расчет состава жидкой фазы, равновесной с паром заданного состава. В обоих случаях задача сводится в основном к определению равновесной температуры (температуры кипения жидкости или конденсации пара определенного состава). Алгоритмы решения приведены на рис. 3.12 и 3.13. В задачах второго рода для неидеальных систем перед началом расчета необходимо для первого приближения задаться составом жидкой фазы или коэффициентами активности. [c.127] Расчет колонн многокомпонентной ректификации обычно начинают с приближенного составления материального баланса, определения минимального числа теоретических ступеней, необходимых для осуществления процесса и нахождения минимального флегмового числа. [c.127] Приближенный материальный баланс многокомпонентной ректификации. Для решения систем уравнений (3.91) при известном питании и двух известных концентрациях ключевых компонентов Хр и необходимо в дополнение к ним задать (Ь—2) концентрации в дистилляте или кубовом остатке. Тогда система уравнений (3.91) становится замкнутой. Наиболее достоверные предположения могут быть сделаны о содержании в дистилляте менее летучих компонентов, чем тяжелый ключевой компонент, и о содержании в кубовом остатке более летучих ко.мпонентов, чем легкий ключевой. Часто при приближенном составлении материального баланса содержание этих компонентов соответственно в дистилляте и кубовом остатке принимают равным нулю. [c.127] Пример 14. Определить приближенные составы дистиллята и кубового остатка и их расходы (в долях от расхода исходной смеси) при ректификации четырехкомпонентной смеси, содержащей равные мольные количества изобутилового (2-метилпропанол-1), н-бутилового, изоамилового (З-метилбутанол-1) и н-амилового спиртов, если дистиллят должен содержать 2 % (мол.) изоамилового спирта, а кубовый остаток — 2 % (мол.) н-бутилового. [c.127] Из исходных данных видно, что в качестве дистиллята предполагается отгонять в основном изомеры бутилового спирта, а амиловые спирты должны преобладать в кубовом остатке. Поэтому в качестве легкого ключевого компонента выбран н-бутиловый спирт (/ = 2), а в качестве тяжелого — изоамиловый /г = 3). Содержание н-амилового спирта в дистилляте должно быть малым, так как хр 3 для изоамилового спирта, имеющего более низкую температуру кипения, составляет всего 2 % (мол,). Примем для приближенного материального баланса хр 4 = 0. По тем же соображениям пренебрежем содержанием самого летучего из компонентов (изобутилового спирта) в кубовом остатке и примем, =0. [c.128] Если вычисленные по уравнениям (3.98) концентрации значительно отличаются от значений, которыми задавались вначале, расчет минимального числа теоретических ступеней следует повторить на основе новых значершй концентраций неключевых компонентов. [c.129] Пример 15. Определить для процесса, описанного в примере 14, считая, что ректификация проводится при нормальном давлении. [c.129] Приведенные здесь значения параметров позволяют находить давление насыщенного пара по уравнению (3.99) в мм рт. ст. [c.129] Расход дистиллята получается равным Р/Р = 0,50044. [c.131] Выполненные в данном примере расчеты позволили получить приближенную оценку концентраций в дистилляте и кубовом остатке компонентов, содержащихся в них в малых количествах. Расчет минимального числа теоретических ступеней на основе новых значений концентраций приводит к той же величине Л ( 1п=13,6. [c.131] При определении минимального флегмового числа по уравнению Ундервуда в качестве относительных летучестей компонентов используют их средние значения, полученные при определении 7 (см. пример 15), а концентрации в дистилляте определяют исходя из приближенного материального баланса процесса. [c.131] Пример 17. Определить минимальное флегмовое число для процесса ректификации, рассмотренного в примерах 14, 15 и 16, если исходную смесь предполагается подавать в ректификационную колонну в виде жидкости, нагретой до температуры кипения. [c.131] Вернуться к основной статье