Простые колонны система

Схема потоков в простой колонне, разделяющей многокомпонентную смесь, принципиально не отличается от потоков в колонне для разделения бинарной смеси (рис. 1У-5). Однако в отличие от бинарной системы в многокомпонентной смеси содержится компонент, имеющий самую низкую температуру кипения (самую высокую относительную летучесть), т.е. НКК, компонент с наибольшей температурой кипения (наименьшей относительной летучестью), т.е. ВКК, а также компоненты, которые по температурам кипения (относительным летучестям) располагаются между НКК и ВКК. Это вносит целый ряд особенностей в расчет и поведение компонентов при ректификации. [c.165]

Уравнение Фенске — Андервуда. Исследование режима полного орошения сложной колонны, разделяющей многокомпонентную систему, оказывается значительно более трудным, чем в случае простой колонны, вследствие специфических особенностей варьирования концентраций сложной смеси. В самом деле, в двойных системах возможен лишь один способ варьирования состава, а именно dxy = —dx . Специфика же многокомпонентных систем состоит в том, что в них можно осуществить бесконечное множество способов изменения состава фаз. Между тем концентрации продуктов колонны и внутренних потоков паров и флегмы должны обязательно удовлетворять уравнениям материального баланса, для использования которых нужно иметь возможность оперировать ненулевыми количествами L, D ж R. Поэтому в целях исследования картину гипотетического режима полного орошения сложной колонны удобно представлять как процесс ректификации в колонне бесконечно большого сечения, при котором образуются конечные количества целевых продуктов Z) и i из конечного количества сырья L при бесконечно большом флегмовом числе. [c.356]

Способ представления состава нефтяных смесей влияет на фор-му записи исходной системы уравнений математического описания процесса и на особенности расчета процесса ректификации. При интегральном методе представления непрерывной смеси все расчетные уравнения сохраняют свой вид, как и для дискретных смесей, если в них заменить концентрации компонентов дифференциальными функциями распределения состава смеси. Например, уравнения материального баланса и фазового равновесия при ректификации непрерывной смеси в простой колонне принимают следующий вид [c.87]

Рис. П-21. Ректификационные системы из трех простых колонн со связанными тепловыми потоками.

При разделении многокомпонентной смеси приходится выделять несколько целевых продуктов (фракций), к составу которых предъявляются определенные требования. Это обусловливает необходимость применения нескольких простых колонн, соединенных определенным образом, что и определяет последовательность выделения компонентов или соответствующих фракций из смеси. Поскольку каждая простая колонна делит смесь на два продукта, то для разделения смеси, состоящей из п компонентов (фракций), необходимо иметь п —1 простых колонн. С увеличением числа компонентов системы возможное число вариантов взаимного соединения простых колонн быстро возрастает. [c.162]

Система простых колонн [c.298]

Особенности минимального орошения для различных вариантов устройства сложных колонн удобнее изложить на конкретном примере наиболее простой тройной системы, допускающей возможность графического изображения расчетных соотношений и линейных связей между элементами ректификации. Полученные результаты в значительной своей части могут быть обобщены и распространены на более сложные системы, анализ которых требует несравненно большей вычислительной работы и не поддается столь удобному графическому представлению. [c.392]

Получение нескольких узких фракций из исходной смеси производится с помощью последовательно работающих простых колонн, соединенных между собой прямыми или прямыми и обратными паровыми и жидкостными потоками. В последнем случае система простых колонн конструктивно выполняется в виде одной сложной колонны с отпарными или укрепляющими секциями. Например, при разделении нефтяной смеси на три дистиллятные фракции и остаток технологические схемы разделения могут быть оформлены в виде пяти различных вариантов (рис. 1-38) трех-, двух- или одноколонных схем. Из двух возможных вариантов двух- [c.76]

Возможны и другие варианты обвязки простых колонн. Из приведенного следует, что многоколонная система сложна и требует большого числа насосов и много металла. Подобную многоколонную систему применяют при ректификации газов и получении индивидуальных углеводородов высокой чистоты. Для разделения нефти или мазута обычно применяют одну сложную колонну, выполненную, например, по схеме на рис. 134. Фактически такие колонны состоят из нескольких простых колонн, поставленных одна над другой, причем каждая из них дает два продукта — ректификат и остаток. Преимуществами таких колонн являются компактность и возможность осуществить орошение для всех секций с одной верхней точки. Однако в современных колоннах подачу и отвод циркулирующего орошения ведут в нескольких сечениях по высоте колонны. [c.242]

Сделать это в одной простой колонне невозможно. Для такого разделения требуется несколько последовательно работающих простых тарельчатых колонн. Число их, очевидно, должно быть на единицу меньше числа целевых фракций (продуктов), так как в каждой простой колонне смесь фракционируется только на два компонента. Такая установка громоздка и неудобна. Поэтому разделение нефтяного сырья на три фракции и более производится по одноколонной системе, т. е. ректификация происходит в одной колонне, представляющей собой несколько простых колонн, объединенных в одном корпусе и расположенных одна над другой. Такие колонны принято называть сложными. [c.129]

У-2. Показать, что сочетание метода постоянного состава п ( -метода для простых колонн приводит к следующей системе уравнений (значенпя <3 определяются так, как указано в тексте) [c.138]

Метод сходимости для сложных колонн применяется аналогично тому, как для простых колони (см. главы IV и VI). Системы, состоящие из распределяющихся, нераспределяющихся и однофазных комионентов, характеризуются приведенными ниже уравнениями, соответствующими 0-методу сходимости. Однако прежде чем эти уравнения применять для систем, содержащих [c.161]

Математическое описание процесса массо - теплообмена, протекающего на отдельной тарелке ректификационного аппарата, включает в себя уравнения общего и покомпонентного материальных балансов, уравнения теплового баланса, уравнения парожидкостного равновесия и кинетические уравнения, количественно описывающие принятый механизм распределения массовых и тепловых потоков между контактирующими фазами. Поскольку все тарелки массообменных аппаратов связаны между собой, уравнения математического описания для отдельных тарелок должны согласовываться друг с другом и отвечать совокупным условиям, то есть материальным и тепловым балансам для колонны в целом. Для сложных схем ректификации (схемы со связанными материальными и тепловыми потоками) связь между отдельными тарелками системы и пакетами тарелок (секциями) существенно усложняется в сравнении с простыми колоннами, что также самым непосредственным образом влияет на [c.5]

Для разделения бинарных или многокомпонентных смесей на 2 компонента достаточно одной простой колонны (если не предъявляются сверхвысокие требования к чистоте продукта). Для разделения же многокомпонентных непрерывных или дискретных смесей на более чем 2 компонента (фракции) может применяться одна сложная колонна либо система простых или сложных колонн, соединенных между собой в определенной последовательности прямыми или обратными паровыми или (и) жидкими потоками. Выбор конкретной схемы и рабочих параметров процессов перегонки определяется технико-экономическими и технологическими расчетами с учетом заданных требований по ассортименту и четкости разделения, термостабильности сырья и продуктов, возможности использования доступных и дешевых хладоагентов, теплоносителей и т.п. [c.196]

Сложная колонна с полностью связанными потоками имеет больше секций, чем система разделения смеси в простых колоннах [288,389], что объясняется наличием в ней секций для предварительного нечеткого разделения исходного сырья и промежуточных продуктов. При разделении смеси натри продукта к таким секциям относятся две секции, примыкающие к зоне ввода исходного сырья в колонну. Это приводит к необходимости увеличения общего числа тарелок в сложной колонне, что является существенным препятствием для промышленной реализации колони с полностью связанными потоками при разделении смеси на большое число продуктов. [c.2]

Упрощением сложных колонн с полностью связанными потоками или усложнением системы простых колонн можно получить колонны с частично-связанными потоками [237,291,299,381,388] и исключить некоторые из перечисленных недостатков. Это делает возможным их использование для усовершенствования промышленных схем разделения [40,183,228,298,300], что особенно важно для такой многотоннажной отрасли, как нефтепереработка [94,97,102,105,108,303], значительная часть энергозатрат которой приходится на процесс ректификации. При этом актуальной является задача разработки схем, требующих минимальных капиталовложений на существующем оборудовании [100,107,1 19,123,153,335]. Однако в литературе нет достаточных сведений и обоснования, какие из сложных колонн с частично-связан-ными потоками являются наиболее технологичными и экономичными, и не исследован вопрос по более рациональному распределению потоков и тарелок по секциям в таких сложных колоннах. Поэтому проблема выбора направления усовершенствования промышленных схем, разработки и внедрения новых технологических схем разделения смесей в сложных колоннах является актуальной. [c.4]

При ректификации смесей одним из способов снижения энергозатрат является выбор оптимальной схемы соединения простых колонн [112,174]. Ранее на основе теоретического и расчетного анализа было показано, что сложные колонны превосходят по экономичности системы разделения смеси в простых колоннах [173,180,181, 187, 247,252]. Однако не решен вопрос, какие схемы или комплексы схем в промышленных условиях могут быть наиболее технологичными и экономичными, что не дает возможность выбрать направление усовершенствования известных схем разделения смесей на основе использования сложных колонн. [c.4]

Расчетный анализ показал, что при заданном числе тарелок в системе разделения схема с полностью связанными потоками может уступать по экономичности схемам разделения смеси в простых колоннах и схемам с частично-связанными потоками. Ее экономичность падает с уменьшением числа тарелок в системе разделения, содержания среднелетучих компонентов в исходной смеси [360 , увеличением количества продуктов разделения и четкости ректификации. Это по-ложение подтверждено многочисленными примерами. Некоторые из них приводятся в работе. [c.5]

Кроме того, с увеличением числа продуктов разделения наблюдается прогрессивный рост числа секций по сравнению с числом секций в системе простых колонн. При числе их 3 число секций возрастаете 4 до б, на 50 %, при 4 с 6 до 12, на 100 %, прн 5 с 8 до 20, на 150 %, при б — с 10 до 30, на 300 %. [c.10]

Эти примеры также показывают, что усложнение схемы ректификации в простых колоннах в сторону приближения ее к системе с полностью связанными потоками за счет соединения секций четкого разделения противоположно-направленными потоками пара и жидкости дает существенное увеличение эффективности схемы. Дальнейшее усложнение, предусматривающее использование секций нечеткого разделения и соединение их, может привести к снижению эффективности. Особенно резко это проявляется с увеличением числа получаемых продуктов разделения. [c.10]

Для упрощения задачи выбора наиболее экономичной и технологичной схемы разделения при ректификации смесн на три продукта рекомендуется рассчитать все возможные схемы разделения, так как их немного, в том числе и схему с полностью связанными потоками и выбрать наиболее экономичную и технологичную из них. При разделении смеси на четыре и более продуктов систему разделения с полностью связанными потоками рассчитывать нет необходимости вследствие ее очевидной неэкономичности. Необходимо рассчитать лишь системы разделения смеси в простых колоннах и со связанными секциями четкого разделения, а затем схемы, полученные упрощением последних, и выбрать наиболее экономичную и технологичную из них. [c.23]

Как было показано выше, сложная колонна представляет собой систему последовательно соединенных простых колони, каждая из которых разделяет поступающее в нее сырье на два продукта. Особенностью сложной колонны являются уменьшение веса ректификата и увеличение веса флегмы для каждой последующей иростой колонны в направлении движения потока паров. По этой причине последние (по ходу наров) простые колонны системы работают с боль- [c.187]

Сло кные колонны чаще всего применяются в тех случаях, согда не требуется очень высокая четкость погоноразделепия, т. е. когда надо отобрать сравнительно широкие фракции. Если требуется выделить узкие фракции либо индивидуальные углеводороды, например при выделении сырья для ароматизации, ири ректификации газов, при выделении продуктов нефтехимических производств и т. д., применяется система простых колонн. В этих случаях каждая колонна снабжается самостоятельным конденсатором и кипятильником. [c.224]

Для построения оптимальной системы энергообеспечения технологической схемы рассматривают также простые многоколонные системы со связанными тепловыми потоками, некоторые варианты таких схем показаны на рис. П-И. В частности, необходимо отметить высокую эффективность использования простых многоколонных систем со связанными тепловыми потоками, изображш-ных на рис. И-11,а (каскадные схемы). В такой схеме горячий паровой поток из колонны с высокими температурами конденси- [c.115]

Для второго класса разделения сложной системы, когда некоторые напболее летучие комноненты практически полностью удаляются из остатка, область предельных коицептраций уже не совпадает с сечением ввода сырья и для отгонпой колонны должна расположиться иа некотором промежуточном уровне между низом ее и питательной секцией. Такая особенность свойственна лишь разделению сложных систем и в теории ректификации бинарных систем неизвестна. Это и понятно, ибо, как было доказано нри анализе режима полного орошения,число нулевых продуктовых концентраций не может быть больше п — 2, где п — число комнонентоп системы. Для бинарной же системы п — 2=2 — 2 = 0, поэтому п простой колонне пи одиа из ее продуктовых концентраций не может быть нулевой, а следовательно, не может иметь моста и второй класс фракционировки. [c.343]

В отличпе от аналитического расчета простой колонны, где используется одно лишь уравнение концентраций для каждой секции, здесь их число равно числу компонентов системы, поэтому с увеличе 1ием числа составляющих расчет разделения заметно осложняется. Другим осложняющим фактором при определении температур паровых и жидких потоков является необходимость решения уравнений изотерм методом постепонного приблил еиия. Как указывалось выше, это затруднение удается преодолеть путем использоваиия относительных летучестей вместо констант фазового равновесия, однако лишь за счет внесения определенной неточности в результаты расчета. Остановимся подробнее иа этом вопросе. [c.392]

Алгоритм трехдиагональной матрицы. Система уравнений материального баланса имеет трехдиагональную структуру, если рассматривать такие многостадийные процессы, как ректификация, абсорбция, экстракция и т. д. При матричной записи такой системы в случае расчета простой колонны ненулевыми будут элементы на главной и смежной с ней диагоналях. В случае комплексов колонн появляются не диагональные элементы, соответствующее связующим потокам. Таким образом, матрица коэффициентов системы уравнений баланса содержит большое число нулевых элементов и при использовании специальных методов хранения разреженных матриц может компактно размещаться в памяти машины. Компактность хранения информации является важнейшим достоинством методов расчета, основанных на трехдиагональной структуре матрицы коэффициентов. [c.338]

Для разделения смеси, состоящей из множества ком-нонентов, одной простой колонны уже недостаточно, требуется многоколонная система. Обычно при прямой перегонке нефти разделяют на три-четыре дистиллята и мазут. Для такого разделения достаточно двух-трех прос-, тых колонн. [c.12]

При фракционировке нефти и нефтяных остатков (мазутов) приходится иметь дело с весьма сложной смесью и получать при этом не два, а значительно большее число продуктов. Разделение такой многокомпонентной смеси в одной простой колонне невозможно, ноэтому прибегают к многоколонным системам. Чтобы уяснить их работу, представим себе,, что нефть требуется разделить на пять компонентов бензин, ли-гронн, керосин, дизельное топливо и мазут. Осуществить такую задачу можно по с.ледующим вариантам. [c.264]

Многоколонная система применяется в промышленности главным образом при ректификации нефтяных газов. Для ректификации нефти или мазута ыа современных нефтеперерабатывающих заводах применяют колонны, выполненные по схемам фиг. 159, а, б, в. Фактически такие колонны состоят из нескольких простых колони, каждая из которых дает два продукта ректификат (пары) и остаток (жидкость). Преимуществом таких сложных колонн являются компактность и возможность осуществить их оро1пение с одной лишь верхней точки. [c.265]

На практике приходится разделять смеси бинарные, многокомпонентные и непрерывные (нефть, широкие бензиновые фракции и т. п.). Для разделения бинарной смеси обычно достаточно одной простой колонны. Для разделения многокомпонентных и непрерывных смесей требуется система колонн, каждая из которых разделяет поступаюшую в нее смесь на-соответствующие компоненты (фракции). [c.228]

Как мы видели, аналитический путь расчета даже в случае простейшей двухкомпонентной системы приводит к утомительным расчетам, связанным с многократным применением метода попыток. Здесь же появляются трудности еще и другого рода. Всякий расчет ректификации необходимо начинать с известного состава потока в каком-нибудь сечении колонны, например с известного состава ректификата или остатка. В случае двухкомпонентной системы в этом отношении затруднений не возникает, так как принятие концентрации одного компонента в любом потоке, в том числе и в конечных продуктах, однозначно определяет состав всего потока вследствие того, что сумма концентраций обоих компонентов равна единице. [c.366]

Проектный расчет ректификации непрерывных смесей в простых колоннах. При заданном содержании в дистилляте и остатке примесных компонентов, т. е. при заданном налегании температур их выкипания, расчет выполняется путем сочетания приближенного и полного математических описаний процесса разделения соответственно на основе уравнения (П.60) и системы уравнений (П.145)—(П. 149) [20]. Так же как и для многокомпонентных смесей, расчет выполняется сначала на основе приближенного математического описания по методике, изложенной в п. 5 данной главы, и затец производится потарелочный расчет процесса в поверочном варианте на основе полученных данных по выходу дистиллята, флегмовому числу и числу тарелок. [c.163]

При более четком разделении (содержание основного компонента в продуктах разделения 97-99 %) более экономичными оказались схемы разделения смеси в простых колоннах. По сравнению со схемой с последовательным выделением остатков (схема 2) схема с полностью связанными потоками требует на 9 % больше теплопод-вода в кипятильниках и количества тепла, подводимого в систему ректификации, на 1 1 % зксергии теплоносителей. Таким образом, экономичность схемы с полностью связанными потоками падает с увеличением четкости разделения. Аналогичная картина наблюдается при менее четком разделении и содержании среднелетучего компонента в смеси не выше 20 % [360], что подтверждает известное положение о том, что эффективность схем с полностью связанными потоками растет с увеличением содержания среднелетучего компонента в смеси [231 . В этих условиях схема с полностью связанными потоками требует на 4-14 % больше тепловых затрат, чем системы простых колонн и на 13-22 %, чем схемы с боковыми секциями. [c.5]

Проводилось расчетное сравнение схемы с полностью связанными потоками, схемы, отличающейся от нее исключением обратных потоков, и схем с предварительным нечетким разделением смеси в системе трех простых колонн повеем пяти возможным вариантам с последующим разделением их хшстиллятов и остатков в секциях четкого разделения продуктовой колонны на 5 продуктов (рис. 1.3) при одинаковой суммарной величине теплоподвода в кипятильниках, равной 75,4 МДж на 100 кг исходной смеси. Основные показатели работы исследуемых схем при числе тарелок в системе разделения 50 и 36 приведены в табл. 1.4. [c.8]

На примере разделения смеси на пять продуктов также показано, что увеличение числа секций предварительного нечеткого разделения с 6 (возможные схемы разделения смеси на четыре продукта в системе простых колонн) до 12 (система разделения смеси на четыре продукта по схеме с полностью связанными потоками без обратных потоков) привело к увеличению содержания примесей в продуктах разделения и количества тепла, подводимого в систему ректификации. Соединение же секций предварительного нечеткого разделения в последней схеме обратными потоками, то есть переход к схеме с полностью связанными потоками для разделения смесн на 5 продуктов (схема 7, рис. 1.3) привело, как было отмечено выше, к увеличению суммарного количества тепла, подводимого в систему ректификации, и зксергии теплоносителей практически при неизменной четкости разделения. [c.14]

Наилучшая из рассмотренных схем разделения бензина на четыре узкие фракции имеет два существенных недостатка по сравнению с системами разделения в простых колоннах. Это повышение давления в третьей колонне, где выделяется наиболее высококипящая фракция, и ухудшение возможности использования тепла конденсации орошений. В связи с этим были предложены новые, еще более эффективные схемы разделения бензина с выделением с верха первой колонны фр. Н.К.-65 С и подачей остатка ее и бокового погона, выводимого в жидкой фазе из укрепляющей секции (схема 5), в том числе через боковую отпариую (схема б) [184,189], или в паровой фазе из отгонной секции (схема 7), в том числе через боковую укрепляющую секции (схема 8, рис. 1.5) [184,189], во вторую колонну. С верха второй колонны выделяется фр. 65-120 °С, с промежуточного сечения между вводами продуктов из первой колонны фр. 120-180 °С, с низа колонны фр. 180 °С к.к. В этих схемах возможно поддерживать низкое давление во второй колонне, с верха которой выделяется более высококипящая фр. 65-1 20 °С, и частично использовать тепло ее конденсации, например, для первоначального нагрева холодного потока сырья. Схема с выводом бокового погона из первой колонны в жидкой фазе (схема 5) по сравнению с наилучшей из рассмотренных выше схем — последовательно-параллельной схемой разделения бензина на четыре фракции со связанными второй и третьей колоннами (схема 2) при одинаковой величине теплоподвода с горячей струей позволила снизить содержание примесей во фр. 65-120 °С с 10,7 до 9,5 %, во фр. I 20-180 С — с 10,1 до 8,6 %, с отпаркой из бокового погона легких фракций в боковой отпарной секции (схема б) до 7,5 и 6,1 %. Схема с выводом бокового погона в паровой фазе из отгонной секции (схема 7) позволяет снизить содержание указанных примесей до 6,3 и 5,6 %, а через боковую укрепляющую секцию (схема 8, рис. 1.5) до 6,3 и 5,2 % соответственно, то есть почти в 2 раза (см. табл. 1.9). При этом, в связи со снижением температуры выделения фракции 180 С-к.к. с 285 до 235 °С, эксергия теплоносителей снижается на 6,7 % (см. табл. 1.9). [c.15]

Преимущество новых схем заключается в возможности похшерживать низкое давление в зоне вывода высококипяших фракций, и использовать тепло конденсации орошений среднекипящих продуктов. В них также исключается множество кипятильников и конденсаторов по сравнению с системами разделения смесей в простых колоннах. Крометого, при разделении многокомпонентных смесей в колонне в определенных зонах как в укрепляющей, так и в отгонной секциях происходит накопление (повышение концентрации) целевых продуктов. Поэтому желательно иметь такую схему, в которой в каждой колонне выводятся боковые погоны как зто предусмотрено в новых схемах. В системе простых колонн и в колоннах предварительного нечеткого разделения сложных колонн с полностью связанными потоками этот принцип нарушается. При этом жидкость, стекающая из укрепляющей секции колонны, или пар, поднимающийся нз отгонной секции, обогащенные целевыми продуктами, опять смешиваются соответственно с жидкой и паровой фазой сырья. Вывод боковых пого-нов второй колонны между вводами их из первой, вследствие проскока примесей через тарелки вывода [344 , обеспечивает снижение энергозатрат на выделение боковых погонов первой колонны или повышение четкости разделения. При необходимости количество потоков питания каждой секции многопоточной колонны может быть увеличено за счет многопоточного ввода каждого бокового погона первой колонны во вторую в паровом, парожидкостном или жидком виде с разными температурами. Осуществление многопоточного ввода и вывода боковых погонов в колоннах приближает их к термодинамически наиболее совершенным за счет обеспечения возможности использования распределенного по колонне подвода и отвода тепла и соответственно улучшения регенерации тепла конечных продуктов разделения и использования хладоагентов и теплоносителей. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология