Рабочие и равновесные линии ректификация

Рис. 24. Рабочая и равновесная линии в процессе ректификации

Рис. 77. Рабочие и равновесные кривые компонентов при ректификации с обратимым смешением потоков /—рабочие линии 2—равновесные линии.

Для случая конечной флегмы Я аналитические уравнения очень сложны, и проще пользоваться графическими методами [78]. Однако когда равновесная линия на интересующем участке может быть представлена прямой, число теоретических тарелок просто определить и аналитически [80]. Именно такой случай имеет место при расчете условий ректификации в колонне выделения НВ из природного водорода. Для крайней верхней части диаграммы (см. рис. 16) уравнение рабочей линии, исходя из формулы (3. 6), можно представить в виде [c.40]

Если расчетная линия ректификации соответствует реальным соотношениям в колонне, то и состав продуктов разделения по всем компонентам тройной смеси также будет соответствовать действительному. При известной линии ректификации заданному содержанию одного компонента, например, в жидкости Xi соответствует определенный равновесный состав пара у], у1. При этом можно правильно определить разность между рабочей и равновесной концентрациями, а следовательно, флегмовое число и степень извлечения продуктов. [c.105]

Наиболее простой и удобной для расчета распределения компонентов является модель, основанная на понятии теоретической тарелки. Целесообразность применения такой модели вызывается еще и тем, что на стадии выбора схем разделения конструктивные, а следовательно, и кинетические параметры могут быть еще неизвестны. Поэтому задача заключается в исследовании соответствия расчетного распределения компонентов, полученного при использовании модели теоретической тарелки , действительному. При наличии уравнений, позволяющих с высокой точностью определить равновесные и рабочие концентрации (см. гл. П, П1), отклонения теоретической линии ректификации (см. гл. П1, п. 2 и рис. 18) от действительной могут вызываться влиянием кинетических факторов процесса. [c.105]

Малое влияние неполного перемешивания жидкости на распределение компонентов смеси кислород—аргон—азот (рис. 25) объясняется указанным сравнительно небольшим различием гпг для кислорода и аргона. Наблюдающееся небольшое отклонение от теоретической линии ректификации для укрепляющей секции колонны незначительно скажется (- 0,1 мол. %) на положении псевдобинарной кривой в диаграмме х—у для кислорода, а следовательно, и на разности равновесных и рабочих концентраций. [c.109]

Как показывают расчеты, при Т1г = 0,8 линия ректификации смеси кислород—аргон—азот практически не отличается от теоретической, соответствующей =1. При т1,- = 0,5 связанное с отклонением линии ректификации от теоретической изменение разности равновесных и рабочих концентраций в диаграмме х—у для кислорода составляет не более 0,2 мол. %. Необходимо при этом отметить, что для хорошо сконструированных тарелок воздухоразделительных колонн щ заметно больше 0,5. Расчет по теоретическим тарелкам приводит к несколько большему накоплению аргона, т. е. к несколько меньшим движущим силам в диаграмме х—у для кислорода, что дает некоторый запас при проектировании. [c.110]

Пусть заданные значения Хд, и нанесены на диаграмму, как показано на рис. 44. Из уравнения рабочей линии (П-8) видно, что с уменьшением флегмового отношения tg а уменьшается и точка с приближается к равновесной кривой. Ректификация возможна только в том [c.72]

Рис. 1—22. Рабочая и равновесная линия в процессе ректификации

На рис. 48 изображены рабочие и равновесные линии в диаграммах х—у для верхней колонны установки без извлечения аргона, а на рис. 49 — те же линии для верхней колонны установки с извлечением аргона. Графики построены по результатам расчета процесса ректификации тройной смеси [c.235]

Рабочие и равновесные линии верхней колонны при [извлечении аргона Процесс ректификации в аргонной колонне и состав сырого аргона. . . Состав аргонной фракции и коэффициент извлечения аргона из воздуха. Регулирование воздухоразделительных колонн с извлечением аргона. . Показатели промышленных установок с извлечением аргона..... [c.471]

Пользуясь уравнением рабочей линии ректификации (г/ = ил + с, где V — флегмовое отношение) и зависимостью для равновесных составов жидкости х) и пара у ), которая для системы Оз—Кг в области весьма малых концентраций имеет вид у ах, приводят уравнение (17) к виду [c.91]

Для графического изображения ректификации в диаграмме у—х наряду с рабочими линиями необходима лини равновесия, выражающая связь между равновесными концентрациями встречных парового и жидкостного потока. [c.109]

Точку пересечения с, соответствующую у = 34,4, (см. рис. 59) соединяем с точкой а и получаем рабочую линию, характеризующую выбранные условия ректификации. Начиная от точки Ь, наносим теоретические ступени разделения, вписывая их между равновесной кривой и рабочей линией получим 10 теоретических ступеней разделения. [c.101]

Если рабочая линия расположена ниже линии равновесия (ри . Х-3, а), то для любой точки, например точки А рабочей линии, у <5 у и д > л , где у и х — равновесные концентрации. Следовательно, распределяемое вещество (компонент) будет переходить в этом случае из фазы Фд. в фазу Ф . Перенос в таком направлении происходит, например, в процессе ректификации, где более летучий компонент переходит из жидкой фазы (Ф в паровую (Фу). [c.389]

Принимая, что в процессе разделения при постоянном флегмовом числе высота, эквивалентная теоретической ступени, в проектируемой колонне практически постоянна, т, е, не зависит от изменения физических свойств фаз и гидродинамических условий, находим зависимость между текущей концентрацией легколетучего компонента в кубе и составом образующегося при этом дистиллята. Выбрав произвольно несколько значений Хр, строим рабочие линии при условии постоянства флегмового числа Я = 2,2. Для каждого положения рабочей линии между ней и равновесной кривой вписываем найденное для начального момента ректификации число теоретических ступеней Л = 5,7 и определяем соответствующие значения Хц/. Примеры таких вычислений при Хр = 0,96, х р = 0,7 и х р = 0, показаны на рнс. 6,11, Зависимость Хр = (х ) представлена на рис. 6.13 и приведена ниже [c.251]

Третий путь — более радикальный — состоит в отказе от расчетов в концентрационных диаграммах (например, типа у — х) и переходе к диаграммам типа состав — свойство . При этом выбирается именно то свойство рабочих тел (Р), которое явилось причиной нарушения линейности рабочей линии. Скажем, для двухкомпонентных систем в декартовых координатах составляют диаграмму Свойство Р — х, у (рис. 10.44) строят две кривые Р — х и Р — у. Равновесные точки на кривых соединяют нодами (на рисунке — штриховые линии). Для трех-компонентных систем такого рода диаграммы строятся в концентрационном треугольнике, где также проводятся линии свойств (например, растворимости) и равновесные ноды. Понятие рабочая линия в этих случаях не используется, но понятия сопряженных и равновесных концентраций, теоретической ступени и т.п. остаются в силе. Одновременно вводятся некоторые необходимые для расчета дополнительные понятия — они будут рассмотрены при изучении конкретных технологических приемов (ректификации, жидкостной экстракции, выщелачивания и др.). [c.869]

Задача состоит в том, чтобы найти число ступеней ректификации между двумя значениями х, одно из которых соответствует составу продукта, а другое дает точку пересечения равновесной кривой с рабочей линией для пространства колонны над местом ввода исходной жидкой смеси. Такого же рода расчет необходим и для нижней части ректификационной колонны. [c.249]

Приведенный анализ дает возможность сделать следующие выводы. Экономичность процесса ректификации во многих случаях можно значительно повысить за счет установки промежуточных дефлегматоров (одного-двух) по высоте укрепляющей секции и промежуточных кипятильников в исчерпывающей секции колонны. Уменьшение необратимости в данном случае происходит вследствие ступенчатого изменения потоков по высоте колонны и приближения рабочих концентраций к равновесным (излом рабочей линии и приближение ее к равновесной кривой видны из диаграммы X—У). Это решение известно, однако технологи и экономисты, к сожалению, не всегда его учитывают. Ступенчатое изменение потоков по высоте колонны достигается также промежуточным отбором и подводом этих потоков. Указанный принцип осуществлен в схеме с разрезными колоннами. Все сказанное выше приводит к увеличению коэффициента полезного действия г)з. [c.171]

Полезно обратить внимание на характерные особенности рабочих линий процесса непрерывной ректификации по сравнению с рабочей линией для абсорбции (5.41). Во-первых, для ректификации существуют два уравнения рабочих линий, соответствующие материальным балансам для верхней и нижней частей колонны, в которых количества стекающей вниз жидкости различны Сд и (Сд -Ь Ср) это обусловливает различные углы наклона рабочих линий для верхней части колонны тангенс угла наклона равен К/(Е + 1) < 1, а для нижней (В + Р)/(Е + 1) > 1. Во-вторых, физический смысл имеют только отрезки рабочих линий, расположенные выше диагонали единичного квадрата (см. рис. 6.11). В-третьих, оба отрезка рабочих линий процесса лежат ниже равновесной кривой у (х). [c.424]

Координаты точек (х,,, у (Хо)) соприкосновения рабочих линий и равновесной кривой могут быть получены аналитически, т. е. путем совместного решения уравнения явного вида равновесной зависимости у (х) и уравнений (6.13) и (6.14) рабочих линий процесса ректификации. Они могут быть найдены также непосредственно из графического изображения процесса в концентрационных координатах у-х путем вращения рабочих линий для верхней и нижней частей колонны соответственно вокруг точек х = Хд и х = Х1 на диагонали до получения общей точки (х , у (Хо)) или (x ., у (Хр)) с равновесной кривой. [c.428]

Для практически нерастворимых жидкостей процесс экстракции в тарельчатых колоннах со ступенчатым контактом фаз анализируется в координатах у, у - х (рис. 7.15) аналогично процессу непрерывной абсорбции или ректификации. Рабочая линия при экстракции располагается ниже равновесной кривой, поскольку действительное содержание целевого компонента в экстрагенте меньше, чем равновесная с концентрацией в рафинате, в силу большей растворимости компонента в экстракте, и поэтому целевой компонент переходит из исходного растворителя в экстрагент. [c.459]

Определение состава жидкости и пара в сечениях 2—4—6 и т. д. сводится, таким образом, к построению ступенчатой линии из вертикальных и горизонтальных отрезков между равновесной кривой и рабочими линиями, как показано на рис. 43, а. Горизонтальные отрезки /—а, 3—2, 5—4 и т. д. характеризуют изменения состава жидкости Ж на каждой тарелке (x —Xn-i), а вертикальные 1—2, 3—4, 5—6 и т. д.—изменение состава пара П (г/ —Следовательно, число тарелок в верхней части колонны равно числу ступеней, расположенных от точки а до точки с, а в нижней части — от точки с до точки Ь. Описанное построение позволяет приближенно подсчитать число теоретических тарелок для данной колонны и наглядно показать влияние величины флегмового отношения на работу ректификационных колонн, что имеет важное значение при ректификации воздуха. [c.71]

Для определения числа теоретических тарелок, необходимых для осуществления ректификации в заданных пределах концентраций, проводим из точки 1 (см. рис. 42) горизонталь до пересечения с равновесной кривой в точке Г, из которой опускаем перпендикуляр до пересечения с рабочей линией в точке 2. Через эту точку вновь ведем горизонталь до пересечения с равновесной кривой в точке 2 и т. д., производя ступенчатое построение сверху вниз. В соответствии со смыслом уравнения (45) рабочей линии точка 2 отвечает составу жидкости стекающей с тарелки № 1 (см. рис. 41), и составу пара у , поднимающегося с тарелки № 2 точно так же точка 3 отвечает составу жидкости х , стекающей с тарелки 2, и составу пара у , поднимающегося с тарелки № 3, и т. д. Отрезок 1—Г показывает изменение концентрации азота в жидкости на тарелке № 1, а отрезок V—2—изменение концентрации азота в паре, проходящем через слой жидкости на той же тарелке отрезок 2—2 показывает изменение концентрации азота в жидкости на тарелке № 2, а отрезок 2 —3—изменение концентрации азота в паре, проходящем через слой жидкости на той же тарелке, и т. д. Количество горизонтальных ступеней на графике дает число теоретических тарелок концентрационной секции верхней колонны, необходимое для получения (в месте ввода из испарителя кубовой жидкости) флегмы с концентрацией азота д =58%, что соответствует на графике точке В. Аналогичное построение применяют и для отгонной секции верхней колонны, пользуясь для этого равновесной кривой и нижней рабочей линией О —В. [c.142]

Зависимость между флегмовым числом, высотой колонны и расходом теплоносителя (греющего пара). Рассмотрим, как связана величина флегмового числа с рабочей высотой колонны и расходом тепла на ректификацию в двух предельных случаях Я = / ,т и / = со. Рабочая высота колонны пропорциональна числу теоретических ступеней изменения концентрации, которое определяется построением стуг1енек между рабочими линиями и равновесной линией (см. главу X). [c.491]

Уравнения, учитывающие влияние отбора, можно получить исходя из того, что при ректификации разбавленных растворов равновесная линия, как и рабочие линии, представляет собой прямую. Тогда задачу определения ЧТСР по аналогии с упомянутым выше графическим методом можно свести к аналитическому определению числа прямоугольных треугольников (ступеней), которые вписываются между двумя прямыми в заданном интервале х (рис. П-4, а). Если углы наклона прямых lull соответственно и 2, то из элементарных тригонометрических соотношений для прямоугольных треугольников следует [c.52]

Нижняя колонна. Линии ректификации, которые являются типичными для НК, состоящей только из укрепляющей секции (см. рис. 13) изображены на рис. 29. Для режимов с конечным флегмовым числом по мере увеличения содержания кислорода содержание аргона на тарелках НК вначале возрастает, достигая максимума, а затем уменьшается. Такой характер линий ректификации объясняется изменением соотношения между содержанием аргона в жидкости и равновесном паре при изменении состава смеси кислород — аргон — азот. При малом содержании кислорода равновесные кривые при г/1 = onst в диаграмме —уг проходят по левую сторону от рабочей линии, т. е. в жидкости, стекающей с данной тарелки, будет содержаться больше аргона, чем в жидкости, стекающей с вышележащей тарелки (см, рис. 15). На этом участке колонны по мере увеличения содерл ания кислорода увеличивается и содержание аргона на тарелках. При большом содержании кислорода равновесные кривые при yi = onst и псевдобинарная кривая в диаграмме х%—пересекают рабочую линию, а содержание аргона на тарелках достигает максимального значения. Затем с увеличением содержания кислорода, кривые равновесия проходят по правую сторону от рабочей линии, а содержание аргона на тарелках уменьшается. [c.129]

Особенно важно при этом по возможности точнее определить флегмовые отношения для тех участков, где рабочие линии наиболее близко подходят к равновесным кривым. Такими участками в верхней колонне являются средняя часть (в районе мест ввода потоков и I)) и самая нижняя часть отгонной секции (см., например, рис. 13). В то же время в статье Г. Б. Нарин- ского показано, что метод учета изменения теплоты испарения смесей по высоте колонны не очень сильно влияет на ход линий ректификации и требуемое число тарелок. Наиболее близкими являются способ расчета в пространственной х—I диаграмме смеси кислород—аргон—азот (если поверхности пара и жидкости считать плоскостями) и способ переноса точек из х—I диаграммы смеси кислород—азот для каждой теоретической тарелки, исходя из содержания азота в смеси. Этот вариант неприемлем ввиду его сложности. Для практических расчетов рекомендуется такой вариант, когда построение рабочих линий производится путем переноса точек из х—/ диаграммы для смеси кислород—азот по содержанию кислорода в смеси. При этом флегмовые отношения для смесей нижней части колонны берутся по точке, соответствующей получаемому кислороду, а для остальных сечений колонны — по точке пересечения рабочих линий. Несколько точнее определяется число тарелок, если учесть изменения флегмовых отношений от точки пересечения рабочих линий до места ввода кубовой жидкости (особенно при низких значениях коэффициента извлечения аргона). Обычно расчет процесса ректификации тройной смеси кислород—аргон—азот производится по диаграмме равновесия, состоящей из диаграммы у—х для кислорода и аргона. [c.50]

Неравновесный реальный процесс непрерывной ректификации при Е = onst, естественно, будет отличаться от рассмотренной модели процесса, сколь угодно близкого к равновесному. Линия распределения компонентов в жидкости по высоте аппарата не будет совпадать с дистилляционной линией. Однако, в общем случае, при переходе от такой модели к реальному процессу, по-видимому, невозможно отметить появление каких-либо новых качественных ограничений, снимающих эффект пересечения линии материального баланса и разделявдей линии II типа. Естественно, результаты реальной ректификации будут зависеть как от эффективности аппарата в целом, так и от эффективностей его укрепляющей и исчерпывающей частей, т.е. от выбора уровня питания, рабочего флегмового числа, выбранного соотношения количеств дистиллята и нижнего продукта и других факторов. [c.130]

Рабочая линия а—с, соответствующая конечной стадии разгонки, пересекает ось ординат в точке 48% (мол.), а вертикальную линию, проведенную через = 81% —в точке Через точку XJ = 0,5% проводят линию, параллельную оси ординат, до пересечения с диагональю в точке е. Соединяют точки иен получают прямую, которая является рабочей линией процесса ректификации для исчерпывающей части колонны. Начиная от точки (1, вычерчивают ступени разделения для укрепляющей части колонны. Эти ступени располагаются между кривой равновесия и рабочей линией 1—й для укрепляющей части колонны достаточно иметь 4 ступени разделения. Затем откладывают ступени разделения от точки (1 вниз и между равновесной кривой и рабочей линией процесса для исчерпывающей части колонны (1 — е получают всего 13 ступеней. Если кривая равновесия построена в мелком масштабе (примерно 25x25 см) или подходит очень близко к диагонали, то рекомендуется участок диаграммы, лежащей между 10 и 0%, отдельно вычертить в большем масштабе, как это показано в левой части рис. 63 такой прием облегчает построение ступеней разделения. [c.105]

Ректификация гетероазеотропных смесей. Жидкие смеси, состоящие из компонентов с ограниченной взаимной растворимостью и образующие в известных условиях гетероазеотропы, бывают двух видов эвтектические и неэвтектические. К первому виду относятся смеси, у которых состав пара уз, равновесного сосуществующим жидким фазам и Хв, находится в интервале Ха < Уэ < Хв (рис. Х1-16, а). У смесей второго вида состав равновесного пара находится за пределами этого интервала, т. е. Уэ > Ха и г/э > хв- Так как в парах смесей второго типа концентрация низкокипящего компонента всегда больше, чем в равновесных жидких фазах, то разделение таких смесей возможно в обычной ректификационной колонне с подачей обеих жидких фаз на разные тарелки (рис. Х1-16, б). При этом низкокипящий компонент отводится с дистиллятом, а вышекипящий — с кубовым остатком. Напомним, что температура кипения смесей второго типа находится в интервале между точками кипения их компонентов. Кривая равновесия имеет вид ОАВВ (рис. ХЫ6, а). Рабочие линии строятся известным уже методом, но с учетом того, что количество стекающей флегмы изменяется дважды по высоте колонны после ввода исходных смесей с концентрациями х и [c.533]

Требуемая степень разделения в процессе ректификации достигается путем многих повторений однократного разделительного эффекта, определяемого величиной а. Поэтому после определения потока следующий этап расчета процесса ректификации состоит в онределении ЧТСР п. Эту задачу можно решить несколькими методами, которые последовательно будут рассмотрены ниже. Один из них — расчет изменения концентраций от ступени к ступени путем поочередного использования уравнения равновесия и уравнения рабочей линии. Для определения ЧТСР п такую утомительную процедуру обычно заменяют графическим решением, для чего в системе координат у—X (состав пара — состав жидкости) наносят равновесную и рабочую линии. Один из прямоугольных треугольников, вписанных между этими двумя линиями (рис. П-2, а), изображает [c.50]

Колонна непрерывного действия перерабатывает смесь бензола и хлороформа. При ректификации получается дистиллят, содержащий 95% (масс.) легколетучего компонента. Питающая жидкость содержит 40% этого ко.мионента. Найти тангенс угла наклона рабочей линии верхней части колонны, если известно, что рабочее число флегмы в 2 раза больше минимального. Данные о равновесных составах см. в табл. XLVII. [c.328]

Изменения концентрации от тарелки к тарелке при непрерывной ректификации показаны на рис. 8 ломаными линиями таким же образом, как это сделано при экстрактивной дестилляции. Уравнения материального баланса обогатительной и исчерпывающей секций даны для схемы работы колонны, показанной в левой части рис, 8. Для каждого компонента смеси составлено отдельное уравнение. В исчерпывающей секции состав пара в равновесии с жидкостью д кубе соответствует точке на конце прямого отрезка, идущего вверх и вправо от Хд. Состав жидкости, стекающей с первой над кубом тарелки, соответствует центру тяжести прямой, соединяющей две указанные выше точки. Этот центр тяжести определяется по соотношению жидкой и паровой фазы, даваемому уравнениями материального баланса для секции исчерпывания. При движении таким путем вверх по колонне жидкость постепенно обогащается метанолом и парафином. При этом линии материального баланса (рабочие линии) попреж-нему выходят из точки Хд. Когда составы в исчерпывающей секции дойдут до концентрации в точке ввода питания и растворителя и жидкость перейдет в обогатительную секцию, линии материального баланса будут выходить из точки, соответствующей составу паров вверху колонны —азеотропу метанол-парафин. Так как эти линии здесь практически сливаются с линией равновесных составов, нет возможности построить обычное ступенчатое изображение обогащения с тарелки на тарелку. Весь этот процесс протекает как продвижение вдоль линии, соединяющей и по направлению к составу, изображаемому последним символом. [c.94]

Как видно из диаграммы, для расчета процесса ректификации в нижней колонне (см. фиг. 38), при малых содержаниях кислорода равновесные кривые Ух == onst в диаграмме х — у для аргона расположены слева от рабочей линии, т. е. в равновесной жидкости, стекающей с данной тарелки, будет содержаться больше аргона, чем в жидкости, стекающей с вышележащей тарелки. На этом участке колонны по мере увеличения содержания кислорода увеличивается и содержание аргона на тарелках. При больших содержаниях кислорода равновесные кривые пересекают рабочую линию, а содержание аргона на тарелках достигает максимального значения. Затем, с дальнейшим увеличением содержания кислорода, кривые равновесия проходят по правую сторону от рабочей линии и содержание аргона на тарелках уменьшается. На самой нижней тарелке содержание аргона в жидкости должно быть, естественно, равно содержанию аргона в кубовой жидкости, определенному по материальному балансу. [c.137]