Тепловые балансы, ректификация сложных

Сучков Б. А., А л е -X пи а Л. Г., А н д р ю ш и н а А. А. Метод расчета сложных ректификационных колонн с учетом теплового баланса и ввода водяного пара. — В сб. Исследование и ректификация нефтей и нефтепродуктов. Труды ГрозНИИ, вып. 26. Грозный, 1973, с. 111—118. [c.115]

Особого внимания требуют теплообменные процессы в сложных технологических схемах с противоточным теплообменом между технологическими материальными средами, являющимися одновременно теплоносителями. Нарушение материального и теплового балансов одного из процессов, входящих в схему, может вызвать опасные отклонения теплового режима в последующем теплообменном процессе. Например, при изменениях проектной производительности контактного узла окисления ортоксилола в производстве фталевого ангидрида может повышаться или снижаться температура в топке сжигания газовых отходов и температура теплоносителя, используемого при ректификации продукта — сырца. [c.208]

В связи с этим в функции подсистемы вменяется выполнение следующих проектных работ (рис. 10.3) выбор аналогов для проектирования (на примере двух-трех производств) с оценкой проектных решений расчет технологических схем и отдельных фрагментов с различной степенью детализации расчет товарного баланса, приближенного материального баланса, материального и теплового балансов, балансов с выбором оборудования, режимных и конструкционных параметров оценка (технико-экономическая) проектных решений самостоятельные расчеты (проверочный и проектный) процессов и аппаратов синтез схем однородной структуры (теплообмена с изменением и без изменения фазового состояния, ректификации углеводородных смесей, сложных нефтяных смесей, азеотропных смесей) выпуск проектной документации (таблиц, экспликаций, заданий другим частям проекта, технологической схемы установки) технико-экономическая оценка и сравнение с аналогом. Выполнение указанных проектных и проверочных работ осуществляется с помощью ряда ППП. [c.564]

Анализ процесса ректификации в колонне, разделяющей сложную смесь, ведется темн же методами материальных и тепловых балансов, что и применявшиеся ранее при изучении, процессов в бинарных системах. Если при этом число независимых уравнений материального баланса в бинарных системах оказывалось равным двум, т. е. равным числу компонентов, то в сложных системах этих уравнений будет уже п. Уравнение теплового баланса, конечно, может быть только одно во всех случаях. [c.440]

Очень сложные и трудоемкие расчеты процессов разделения бензиновых, керосиновых и других фракций в многотарельчатых колоннах. Расчет ректификации многокомпонентной смеси заключается в решении системы уравнений материального и теплового баланса на каждой тарелке и уравнений парожидкостного равновесия. Для проведения таких расчетов стали применять электронные вычислительные машины. [c.369]

Поэтому мы здесь не будем останавливаться на всем многообразии расчетов производственных процессов в химической промышленности. Рассмотрим лишь типовые и наиболее распространенные в промышленной практике материальные и тепловые расчеты производственных процессов, как то а) термическую обработку некоторых видов органического и минерального сырья (газификация и коксование угля, газификация торфа, обжиг железного колчедана, электротермическое получение карбида кальция, ферросилиция и окиси азота), б) каталитические процессы синтеза и окисления аммиака, конверсии окиси углерода и окисления сернистого газа, в) электрохимические производства, г) один из наиболее сложных физико-химических методов промышленной переработки сырья — сжижение и ректификацию газовых смесей в( частности воздуха). Приведенные расчеты производственных процессов охватывают собой значительную и наиболее сложную и важную часть процессов химической технологии. Освоение этих расчетов дает возможность технологу методически правильно подойти к расчету материального и теплового баланса почти любого химического производства. [c.265]

Далее в этой главе на примере статики процесса ректификации показано, как строится программа расчета сложного процесса, составляемая из подпрограмм для отдельных типовых процессов, таких, как разделение и конденсация, подпрограмм расчета разветвления потоков, материальных и тепловых балансов, химической кинетики и т. д.. [c.163]

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]

Материальный и тепловой балансы сложной колонны для разделения ректификацией многокомпонентной смеси на фракции аналогичны уравнениям, выведенным ранее для бинарной смеси. [c.134]

Материальные балансы для укрепляющей и исчерпывающей частей сложной колонны могут быть представлены уравнениями рабочих линий для соответствующих частей колонны (17.32г) и (17.33г). Для расчета многокомпонентной ректификации необходимо иметь уравнения равновесия (17.8), а также уравнения теплового баланса (17.35)-(17.37). [c.135]

Наиболее надежные результаты дает метод расчета от тарелки к тарелке , заключающийся в совместном решении уравнений материального и теплового балансов и уравнений, описывающих условия равновесия между жидкостью и паром. Уравнения материального и теплового балансов являются линейными относительно составов материальных потоков. Уравнения же, описывающие условия равновесия между жидкостью и паром, как правило, являются трансцендентными. Описание условий фазового равновесия подробно рассматривается в книге [30]. Решение сложной системы линейных и трансцендентных уравнений представляет большие трудности. Поэтому для описания и расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей используется блочный принцип описание и расчет фазового равновесия образуют один блок программы расчетов, а расчет собственно процесса ректификации — второй. Принцип расчета заключается в том, что задаются флегмовым числом и составом одного из продуктов разделения в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями. Далее последовательно рассчитываются температуры и составы материальных потоков на всех тарелках ректификационной колонны, число которых определяется из условия получения второго продукта разделения требуемого качества. Найденный при таком расчете состав этого продукта сопоставляется с рассчитанным по уравнениям [c.27]

Основной метод анализа работы сложной ректификационной колонны состоит в аналитическом расчете числа ее теоретических тарелок, необходимых для данного разделения в определенных условиях орошения колонны. При этом, как правило, делается допущение о постоянстве весов паровых и жидких потоков по высоте обеих секций колонны. Нам уже известно-из анализа ректификации бинарной системы, что подобное допущение дает лишь приблизительную картину происходящего процесса, однако учет изменяемости весов потоков чрезмерно осложнил бы расчеты. Тем не менее иногда приходится прибегать и к тепловому балансу для учета весов. [c.440]

Совмещенные реакционно-массообменные процессы очень сложны и строгих методик их расчета пока не предложено. Большинство работ посвящено расчету хемосорбционных процессов, теория которых достаточно разработана. Для более сложных процессов, как реакционно-ректификационные, реакционно-десорбционные, используют [45] итерационные методы, подобные методу расчета ректификации Сореля. К сожалению, учет химической реакции в жидкой фазе путем введения в уравнения материального и теплового балансов дополнительных членов, соответствующих изменению количества вещества и тепла за счет реакции, не отражает влияния отвода продуктов реакции в момент их образования на скорость химического процесса. [c.30]

Совмещенные реакционно-ректификационные процессы очень сложны, и строгий расчет их пока не создан. Однако имеются расчеты для некоторых упрощенных случаев [47—50], Так, Марек [51] предложил общий метод расчета ректификации при наличии химической реакции, взяв за основу итерационный расчет ректификации по Сорелю и Мак-Кэбу и Тиле. При этом наличие химической реакции в жидкой фазе учитывается введением в уравнения материального и теплового балансов дополнительных членов, соответствующих изменению количества вещества и тепла за счет реакции. Общность метода состоит в том, что он не ограничен числом компонентов, типом реакции и т, д, В общем случае, для расчета необходимы исходные данные в полном объеме (для концентрационного симплекса я-ко.мпонентной смеси в целом) о скорости реакции, тепловом эффекте, фазовом равновесии жидкость — пар, Мареком учтены возможные упрощения метода, связанные с рациональными допущениями, которые встречаются при обычном расчете ректификации, В итерациях, наряду с предположением определенных концентрации, предполагается также общее прореагировавшее количество вещества и учитывается в связи с этим задержка жидкости на каж- [c.208]

Наиболее сложным для реализации оказывается второй этап, сущность которого заключается в определении соотношения параметров N, Е я NF, позволяюпщх достигнуть заданной степени разделения. Сложность состоит в том, что практически все известные алгоритмы расчета многокомпонентной ректификации являются итерационными с последовательным уточнением составов по уравнениям материального баланса и потоков — по уравнениям теплового баланса. К тому же в качестве исходных данных необходимо задание конструкционных и режимных параметров (число тарелок М, тарелка ввода питания NF, флегмовое число Н), конечные значения которых при выполнении требований на качество продуктов разделения находятся минимизацией критерия оптимальности типа (7.141). Необходимость многократных расчетов для нахождения оптимального решения является существенным недостатком всех точных моделей. Поэтому любая возможность снижения размерности задачи без потери точности является важной задачей разработки алгоритмов проектного расчета. Ниже рассматривается один из таких алгоритмов, основанный на методе квазилинеаризации. [c.326]

Как известно, основные вычислительные трудности, возникающие прн решении этой задачи, связаны с проблемой достижения сходимости итерационного расчета. Книга Ч. Холланда Многокомпонентная ректификация является монографией, посвященной в основном систематическому излои<ению одного из наиболее эффективных методов сходимости расчета — 0-методу. В книге рассматривается применение этого метода и приводится решение различных задач многокомпонентной ректификации, включая расчет колопп с полным возвратом флегмы и при минимальной флегме, сложных колонн, установок со стриппинг-секциями и т. д. Описаны различные подходы к расчету процесса многокомпопепт-ной ректификации методика расчета от тарелки к тарелке , когда в качестве независимых переменных выбраны составы продуктов разделения (автор называет ее методикой Льюиса и Матисопа) методика независимого определения концентраций, когда в качестве независимых переменных принята температура фаз на тарелках (методика Тиле и Геддеса). Последняя методика применяется наиболее широко и рекомендуется для сочетания с 0-методом сходимости. Большой практический интерес представляет таюке ()-мстод составления тепловых балансов. [c.10]

Для описания процесса ректификации в сложной колонне, имеющей "глухие тарелки" по жидкости в местах вывода продуктов разделения, используются уравнения материального и теплового баланса, фазового равновесия и уравнение суинирования концентрации на кадцой теоретической тарелке. Описываемая сложная ректификационная колонна рассчитывается как ряд последовательных 1фостых колонн. [c.137]

Основание для расчета от тарелки к тарелке. Сорель [108] впервые показал, что не следует ожидать при частичном орошении такой же степени разделения на терелке, как и при полном орошении, если даже все прочие условия будут одинаковыми. Его метод вычисления степени разделения при любом флег-мовом числе с помощью материального и теплового балансов был подробно разработан для тарельчатых колонн непрерывного действия. Эти же самые принципы приложимы к насадочным колоннам и периодической ректификации, но при тщательном анализе следует ввести еще два дополнительных фактора. В процессе периодической разгонки имеет место непрерывное изменение концентраций в любом месте колонны по мере того, как легколетучий компонент постепенно отгоняется. Это вызывает необходимость дополнительного введения в систему расчета, выработанную для непрерывной перегонки, скорости изменения переменных факторов во времени, что может привести к заметной разнице в уравнениях, в особенности если не пренебрегать задержкой (см. стр. 53). Кроме того, в насадочных колоннах постепенно изменяются и концентрации вдоль колонн, что требует применения дифференциального анализа. Это, естественно, является более сложным, чем аналогичные расчеты тарельчатых колонн, для которых может быть разработана теория последовательного расчета от тарелки к тарелке, отвечающего ступенчатому изменению составов. [c.45]

Хорошие результаты получены при использовании модели сложной ректификационной колонны, позволяющей по режимным переменным процесса (температурное поле колонны, значения расходов, давлений и пр.) построить материальный и тепловой баланс уравнения массо- и теплообмена, а далее получить кривые фракционной разгонки (КФР), с любым наперед заданным интервалом между соседними точками КФР. Таким образом, можно прогнозировать калество всех продуктов ректификации, и кроме того получать сведения о гидродинамическом режиме колонны (например флегмовые числа по секциям). [c.33]

Совмещенные реакционно-ректификационные процессы очень сложны, и строгий расчет их пока не создан. Однако имеются расчеты для некоторых упрощенных случаев. Так, Марек предложил метод расчета ректификации при наличии химической реакции, взяв за основу итерационный расчет ректификации по Сорелю и Мак-Кэбу и Тиле. При этом наличие химической реакции в жидкой фазе учитывается введением в уравнения материального и теплового балансов дополнительных членов, соответствующих изменению количества вещества и тепла за счет реакции. [c.356]

В основе теории ректификации многокомпонентных систем лежат те >ке принципиальные положения, связанные с применением соотношений парожидкого равновесия и уравнений материального и теплового баланса, которые образуют фундамент теории разделения бинарных смесей. Однако использование этих положений приводит здесь к весьма сложным расчетным выражениям и сопряжено со значительными трудностями вследствие большого числа компонентов. Так, для бинарной парожидкой системы достаточно, помимо давления, задать концентрацию какого-нибудь компонента в одной из фаз, чтобы состояние равновесия оказалось полностью определенным. Не так обстоит дело с г-компонентными равновесными парожидкими системами, которые согласно правилу фаз обладают п степенями свободы. Помимо внешнего давления, здесь необходимо зафиксировать еще п—1) других интенсивных факторов, чтобы определилось равновесное состояние системы. Поэтому соотношзние между концентрациями произвольного компонента в жидкой и паровой фазах сложной системы не определяется однозначно заданием общего давления и концентрации данного компонента в одной [c.304]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология