Колонны концентрационные напоры

Разделение в идеальном каскаде соответствует оптимальным условиям создания концентрационного напора по, всей колонне. Другими словами, оптимизируется коэффициент полезного действия, что обусловлено необходимостью иметь при реальном разделении флегму больше минимальной. [c.168]

Диффузионные методы разделения существенно отличаются от дистилляции или изотопного обмена. Для того чтобы обеспечить концентрационный напор, необходимый для осуществления разделения, в диффузионных методах используются необратимые тепловой или материальный потоки. Например, при масс-диффузии легко конденсирующийся пар вводится необратимо в смесь газов, подлежащую разделению. Если компоненты смеси имеют различные коэффициенты диффузии в паре, то один из них, с меньшим коэффициентом диффузии, будет концентрироваться в направлении потока пара. При газовой диффузии смесь, подлежащая разделению, проходит необратимо через пористую перегородку или мембрану с отверстиями, меньшими по размеру, чем средняя длина свободного пробега молекул смеси газа. В этих условиях отношение потока легкого компонента к потоку тяжелого несколько больше отношения количеств этих компонентов в исходной смеси, т. е. имеет место частичное разделение. Аналогично, при термодиффузии устанавливается необратимый поток тепла от горячей к холодной стенке колонны, содержащий разделяемую смесь. Это вызывает диффузию одного из компонентов смеси к холодной стенке колонны и частичное разделение. [c.475]

Сопоставляя различие в движущей силе между противоточной и прямоточной колоннами при прочих равных условиях, видно, что в первой из них можно получить выигрыш в эффективности в 2—3 раза. В полупериодическом аппарате картина изменения концентрационного напора в реакционной зоне, соот- [c.99]

Благодаря высокому концентрационному напору в противоточной колонне время контакта т, необходимое для получения 1-й теоретической ступени в противотоке, в несколько (5— 10) раз меньше времени установления равновесия Тр. Тогда [c.180]

При р=133 кПа теплота испарения компонентов воздуха равна Г1 = 6730 кДж/кмоль,Гг=6352 кДж/кмоль и гз=5475 кДж/кмоль теплота испарения аргона меньше теплоты испарения кислорода на 5,6% и больше теплоты испарения азота на 12,4%- Содержание аргона в тех местах ВРК, где концентрационные напоры невелики и требуется высокая точность определения рабочих концентраций, в большинстве случаев не превышает 15%- Если при расчетах аргон условно присоединить к кислороду, то ошибка в определении теплоты испарения тройных смесей составит примерно 0,8% в случае присоединения аргона к азоту ошибка будет равна примерно 2%, т.е. такого же порядка, как и при расчете в пространственной диаграмме л —I. Поскольку на большинстве тарелок ВРК содержание аргона значительно меньше 15%, ошибка расчета для этих участков колонн будет меньше. [c.73]

В табл. 2 и на рис. 2 приведены данные ВНИИкимаша [38], характеризующие равновесие жидкость—пар в системе кислород—аргон. Из рис. 2 видно, что в области больших содержаний кислорода и особенно аргона разность составов фаз чрезвычайно мала. Этим обстоятельством и вызываются весьма малые концентрационные напоры в колоннах сырого аргона и нижней части верхней колонны воздухоразделительных аппаратов. [c.17]

Для иллюстрации этого положения приведены графики на рис. 7. Как видно из этих графиков, концентрационные напоры на тарелках колонн при получении технологического кислорода мало изменяются под влиянием аргона. Это обстоятельство позволяет сделать следующий вывод при получении технологического кислорода с концентрацией около 96% воздух без большой погрешности для расчетов может рассматриваться как бинарная смесь, а значительное в этих случаях флегмовое число может быть даже понижено для повышения экономичности процесса ректификации при получении кислорода с концентрацией более 96% и особенно технического кислорода совершенно необходимо при расчетах учитывать влияние аргона, т. е. рассматривать воздух как тройную смесь кислород— аргон—азот. [c.25]

Рис. 7. Концентрационные напоры Дг/1 на тарелках верхней колонны аппарата двукратной ректификации в зависимости от содержания кислорода в паре г/1 (при г/f = l% Ог) а — прн получении технического кислорода, содержащего 99,5% Ог 6 — при получении технологического кислорода, содержащего 95% Ог

Кроме того, была установлена зависимость между содержанием кислорода в отходящем азоте и обогащением аргона было показано также, что накопление аргона в определенной зоне колонны однократной ректификации принципиально тем больше, чем ближе состав дистиллята — отходящего газа (правда, до известного предела) к составу пара, равновесного жидкому воздуху. При этом, если концентрация отходящего азота по кислороду равна 6,15% О2 (по Гаузену — равновесие), то содержание аргона в дистилляте равно 0,42%, содержание аргона в кислороде — около 3,6%, а накопление аргона в соответствующих сечениях колонны — максимальное (теоретически процесс направляется в сторону чистого аргона). Поскольку непрерывное обогащение фаз по мере движения вниз по колонне возможно лишь при определенном концентрационном напоре, состав дистиллята должен отличаться от состава пара, равновесного жидкому воздуху. Поэтому в действительно работающей колонне однократной ректификации с конечным числом тарелок трудно добиться снижения содержания кислорода в отходящем газе менее 8—9%. [c.26]

Выше отмечалось, что в колоннах без отбора аргонной фракции максимальное накопление аргона происходит в концентрационной части (см. рис. 10) было упомянуто также, что с увеличением количества отбираемой фракции (из отгонной части) происходит перемешение зоны максимального накопления аргона в отгонную часть колонны. При отборе аргонной фракции содержание аргона в отходящем азоте уменьшается в несколько раз, поэтому происходит уменьшение концентрационных напоров. Последнее обстоятельство, а также стремление отбирать фракцию с максимальным содержанием аргона предопределяют необходимость ввода кубовой жидкости в сечение, лежащее выше, чем у аппаратов без отвода аргонной фракции. [c.33]

Уменьшение концентрационных напоров по кислороду в этом случае (в средних сечениях колонны) вызовет возрастание концентрационных напоров по аргону и, следовательно, большее накопление его на тарелках отгонной части. По этой же причине всегда больше накопление аргона в установках газообразного кислорода (при прочих равных условиях), а также в установках жидкого кислорода, у которых предусмотрен отбор некоторой части газообразного кислорода. Отбор газообразного кислорода несколько снижает концентрационные напоры его в колонне и, следовательно, уменьшает содержание кислорода в отбираемой аргонной фракции и отходящем азоте. Примерно такой же эффект дает и понижение концентрации получаемого кислорода (в допустимых пределах). [c.33]

Практически при расчетах и в реально работающих колоннах флегмовое число больше минимального, что равнозначно наличию конечного концентрационного напора по пару и жидкости в месте ввода смеси. Рабочие линии в диаграмме у —х для кислорода строятся так же, как и в диаграмме х—у бинарной смеси кислород—азот. Для этого на х—г/1— 1 диаграмму для кислорода (рис. 18) наносятся полюс концентрационной части колонны / с координатами (по кислороду) = = и полюс отгонной части II с координатами х у = у , а также точка пересечения рабочих линий Ей координаты которой л f и у определяются в диаграмме х—/ (рис. 17) по точкам пересечения главной прямой с кривыми кипения (точка Е ) и конденсации (точка Еу). Рабочей линией для концентрационной части колонны (рис. 18) является прямая ЬЕи а для отгонной —//1 1. Кроме того, для самого нижнего участка отгонной части колонны уточняется наклон рабочей линии, равный [c.54]

Вследствие значительного содержания аргона на тарелках верхней колонны аппарата двукратной ректификации концентрационные напоры на отдельных участках этой колонны в несколько раз меньше, чем они могли бы быть при ректификации бинарной смеси (фиг. 27, а). Флегмовое число в верхней колонне весьма близко к минимальному и, его уменьшение возможно лишь при значительном загрязнении отходящего азота кислородом, т. е. за счет существенного сокращения выхода кислорода из воздуха. [c.118]

При получении кислорода, содержащего менее 96% Оа. влияние аргона на процесс ректификации невелико, и воздух практически может рассматриваться как бинарная смесь. Как видно из фиг. 27, б, концентрационные напоры в верхней колонне на всех участках являются весьма значительными и мало зависят от того, рассматривается ли воздух как тройная или как бинарная смесь. Флегмовое число в верхней колонне в этих условиях значительно больше минимального, и его целесообразно уменьшить для повышения экономичности процесса разделения. [c.118]

Фиг. 27. Концентрационные напоры на тарелках верхней колонны аппарата двукратной ректификации в зависимости от содержания кислорода в паре (при = 1% О )

При проектировании обычно задаются концентрационным напором по жидкости Дхх в нижнем сечении нижней колонны, т. е. разностью между содержаниями кислорода в жидкости, равновесной поступающему воздуху, и в кубовой жидкости. В случае, когда х > 0,5% О , Дхх принимают равным 0,5—2,0% Ог. При получении более чистой азотной флегмы (в установках с получением чистого азота) могут быть приняты и большие значения Ь.Хх, чтобы чрезмерно не увеличивать число тарелок в нижней колонне. [c.139]

Если при расчете процесса ректификации воздух рассматривается как бинарная смесь кислорода и азота, то определение числа теоретических тарелок производится по диаграмме л —у для кислорода с использованием кривой равновесия у = О (фиг. 44). Кроме того, кубовая жидкость вводится в месте, которому на диаграмме х — у соответствует точка пересечения рабочих линий. Концентрационные напоры в колонне, т. е. расстояния между рабочей линией и кривой равновесия на диаграмме л — у, получаются в этом случае значительно большими, чем в случае рассмотрения воздуха как тройной смеси. [c.143]

Как видно из фиг. 44, при ректификации тройной смеси вследствие накопления аргона на тарелках колонны наиболее резкое сокращение концентрационных напоров в верхней колонне происходит на участке от места, которому соответствует точка пересечения рабочих линий, до места ввода смеси в колонну и на нижнем участке отгонной части колонны, где осуществляется процесс разделения смеси кислород — аргон. [c.143]

В схеме с вводом газообразного воздуха в верхнюю колонну суммарные потери от необратимости в разделительном аппарате равны 0,076 /свт ч/нд1 Оа (30% от, общего расхода энергии при Т1 з = 1,0). Из величин, входящих в эту сумму, потери от концентрационных напоров в нижней колонне, от температурного напора в переохладителях и от дросселирования флегмы не имеют существенного значения. [c.196]

Из потерь в верхней колонне вследствие наличия концентрационных напоров значительны лишь потери в нижней ее части. За счет уменьшения этих потерь (например, в схеме с дополнительной колонной) можно, как показывают расчеты, получить экономию в расходе энергии 0,02 квт-ч/пм Оа при х из = 1.0 или 0 03 квШ чЫм О при Т1 з = 0,6, т. е. 7% от общего расхода энергии. Эта величина не учитывает некоторых изменений в потерях от необратимости в других элементах при переходе от схемы с вводом газообразного воздуха в верхнюю колонну к схеме с дополнительной колонной, но все же она достаточно близка к значению, приведенному в табл. 4. Указанной величиной и исчерпываются возможности уменьшения расхода энергии за счет изменения схемы разделительного аппарата. [c.196]

Как видно из табл. 6, в обоих случаях минимальная работа разделения составляет лишь небольшую долю (9—10% от изотермической работы компрессора). Большие потери от необратимости имеют место как в теплообменнике, так и в ректификационной колонне. Потери в теплообменнике объясняются в основном, большой разностью температур, в особенности на холодном конце аппарата. Потери в ректификационной колонне связаны как с большими концентрационными напорами на тарелках, так и с температурными напорами в конденсаторе и змеевике нижней колонны. [c.200]

Коэффициент извлечения аргона из воздуха а принят равным 0,75, а концентрационный напор в нижнем сечении аргонной колонны, т. е. разность между содержанием аргона в жидкой фракции и содержанием аргона в жидкости, равновесной с газообразной фракцией, = 0,2% Аг. Предполагалось, что все количество кубовой жидкости подается в конденсатор аргонной колонны. При этом / , = О и часть II в верхней колонне отсутствует. Для случая подачи в конденсатор аргонной колонны кубовой жидкости в количестве, которое полностью испаряется (при этом Rg = 0,33 нл /нл п. в., Rap = 0,22 нм /нм п. в и Rap = 0) рабочая линия, части II верхней колонны нанесена на фиг. 54 штрих-пунктирной линией. [c.245]

При получении аргона в связи с малым содержанием его в верхней части верхней колонны кубовая жидкость вводится на тарелку, где содержание кислорода в жидкости весьма близко к содержанию кислорода в кубовой жидкости. В связи с меньшим содержанием кислорода на тарелках частей II и III верхней колонны возрастает концентрационный напор по аргону, что создает условия для значительного накопления аргона на тарелках этих частей колонны, а следовательно, и в аргонной фракции. [c.248]

Фиг. 55. Рабочие и равновесные линии в диаграммах х — у для аргона и азота для аргонной колонны (при у = 10% О , 1/2 =20% N2 у Р = 70% Аг yf = 12% Аг и концентрационном напоре в нижнем сечении аргонной колонны Ах = 0,8% Аг).

Число теоретических тарелок в аргонной колонне зависит в основном от концентрационного напора в нижнем сечении колонны и от состава сырого аргона. На фиг. 57 представлена зависимость числа теоретических, [c.252]

Фиг. 57. Зависимость числа теоретических тарелок п и флегмового числа ф р в аргонной колонне от концентрационного напора в нижнем сечении колонны У2 Аг (/ Р=95% Аг у Р=0 содержание аргона в жидкости, равновесной фракции (х ) =6,8% Аг).

Представляется целесообразным за счет небольшого увеличения числа тарелок иметь меньшее количество флегмы в аргонной колонне, а следовательно, большее количество флегмы в частях II и III верхней колонны. Ориентируясь на характер графика, представленного на фиг. 57, мы можем принять концентрационный напор в нижнем сечении аргонной колонны равным 0,2—0,3% Аг. Меньшее значение концентрационного напора не привело бы к сушественному уменьшению флегмового числа,, а большее значение дало бы лишь относительно небольшое уменьшение числа тарелок в колонне. [c.252]

При наличии примесей азота в кислородно-аргонных смесях возрастает разность концентрационных напоров по кислороду и число тарелок в колонне уменьшается по сравнению с данными фиг. 58 (при отсчете по этому графику по содержанию кислорода в сыром аргоне). Однако в связи с тем, что, уже начиная с 3 и 4-й тарелок (при отсчете сверху), содержание азота в смесях очень мало, уменьшение числа тарелок оказывается сравнительно небольшим и фиг. 58 можно практически пользоваться и при наличии азота в сыром аргоне., [c.253]

При сливе жидкости из конденсатора уменьшается количество кубовой жидкости, подаваемой непосредственно в верхнюю колонну, и концентрационные напоры на среднем участке этой колонны. Уменьшение количества флегмы следует в этом случае компенсировать увеличением числа тарелок в верхней колонне. Так как различие в числе тарелок для обоих случаев невелико, в особенности для установок газообразного кислорода, можно с целью уменьшения размеров конденсатора при проектировании аппаратуры предусматривать слив из конденсатора значительного количества жидкости. [c.255]

Содержание кислорода в сыром аргоне регулируется изменением его отбора, причем уменьшение отбора сырого аргона приводит к уменьшению содержания в нем кислорода. При малом содержании кислорода в сыром аргоне (менее 5%) для "регулирования его концентрации удобно пользоваться показаниями газоанализатора, которым определяется содержание кислорода в паре на одной из тарелок среднего участка аргонной колонны. При изменении отбора сырого аргона изменения концентраций на этих тарелках в связи с большими концентрационными напорами будут во много раз больше, чем в сыром аргоне. [c.258]

Как уже отмечалось, уменьшение содержания кислорода в сыром аргоне почти не влияет на коэффициент извлечения аргона из воздуха, если концентрационный напор в нижнем сечении аргонной колонны остается неизменным, например близким к нулю (при наличии запаса в числе тарелок аргонной колонны). При этом содержание кислорода в паре, например, на 5-й тарелке (при отсчете снизу) аргонной колонны будет почти равно содержанию кислорода в газообразной аргонной фракции. Если же в процессе регулирования разность этих составов начинает заметно возрастать, то это значит, что с уменьшением содержания кислорода в сыром аргоне увеличивается концентрационный напор в нижнем сечении аргонной колонны и, следовательно, существенно уменьшается коэффициент извлечения аргона из воздуха. [c.258]

Процесс ректификации в верхней колонне установки низкого давления с получением аргона характеризуется весьма малыми концентрационными напорами во всех сечениях (см. диаграмму х — у для кислорода, фиг. 62). Это значит, что в такой колонне все резервы флегмы практически использованы. Интересно отметить, что характер протекания процесса в верхней колонне низкого давления с получением аргона очень близок к характеру процесса в верхней колонне схемы с дополнительной колонной (см. п. 4 главы П1). В первом случае уменьшение флегмы в верхней колонне позволяет обеспечить процесс ректификации в аргонной колонне, а во втором — процесс предварительного разделения части воздуха под более низким давлением. [c.264]

При минимальном флегмовом числе главная прямая в диаграмме X—I (см. рис. 14) совпадает с изотермой F F", проходящей через точку В ввода смеси. При этом в диаграмме х—у (см. рис. 15) точка пересечения рабочих линий F лежит на кривой равновесия. Минимальному флегмовому числу соответствуют минимальная тепловая нагрузка конденсатора Q ana и испарителя Que" и бесконечно большое число тарелок. Практически при расчетах ректификационных колонн принимают флегмовое число больше минимального или, что то же самое, задаются конечным концентрационным напором по пару или жидкости в месте ввода смеси. [c.110]

Рис. 23. Концентрационные напоры в на тарелках верхней колонны аппарата двукратной ректификации в зависимости от содержания кислорода У1 в паре (при концентрации отходящего азота = 1% Оз)

Если при расчете процесса ректификации воздух рассматривается как бинарная смесь кислорода и азота, то число теоретических тарелок определяется по диаграмме х—у для кислорода с использованием кривой равновесия г/2 = О (рис. 41). Кроме того, кубовая жидкость вводится в месте, которому на диаграмме х—у соответствует точка пересечения рабочих линий. Концентрационные напоры в колонне, т. е., расстояния между рабочей линией и кривой равновесия на диаграмме х—у, получаются в этом случае значительно большими, чем в случае рассмотрения воздуха как тройной смеси. При ректификации тройной смеси вследствие накопления аргона на тарелках колонны наиболее резкое сокращение концентрационных напоров в верхней колонне происходит на участке от места, которому соответствует точка пересечения рабочих линий, до места ввода смеси в колонну и на нижнем участке исчерпывающей секции колонны, где происходит процесс разделения смеси кислород—аргон. [c.143]

Отмеченный характер изменения параметров процесса становится понятным при рассмотрении рис. 88, на котором приведены графики зависимости количества жидкости от высоты конденсационной секции при различной температуре хладояо-си.теля на входе в колонну. С повышением этой температуры доля жидкости, конденсирующейся на верхних тарелках, уменьшается, что приводит к снижению концентрационного напора. [c.287]

Весьма важен вопрос о движущей силе процесса Асср. Можно представить себе изменение разности концентраций между фазами по высоте аппарата аналогично изменению разности температур с тем отличием, что в этом случае учитывается не прямой перепад между фазами, а разница между достигнутой и равновесной концентрациями. Графическое изображение изменения концентрации по высоте колонны (Н) для противоточного и прямоточного процессов дано на рис. 3. Концентрационный напор может быть выражен уравнением [c.98]

Соотношения между концентрационными напорами на тарелках, а следовательно, между ЧТТ, получаемыми при рассмотрении процесса ректификации воздуха как тройной и как бинарной смеси, зависят от концентраций продуктов разделения и флегмовых чисел в колонне и могут изменяться в широких пределах. Соотношение между ЧТТ увеличивается по мере повышения содержания аргона на тарелках и уменьшения флегмовых чисел в колонне. При флегмовых числах, близких к минимальным для процесса ректификации тронной смеси, указанное соотношение очень сильно возрастает, а при малых содержаниях аргона на тарелках оно приближается к единице. [c.135]

Содержание азота, как наиболее летучего компонента, очень быстро уменьшается по мере движения от конденсатора вниз по аргонной колонне и уже через несколько тарелок практически не изменяется (рис. 51). Поскольку на самых верхних тарелках аргонной колонны уменьшение содержания азота может по абсолютной величине превысить увеличение содержания кислорода, то содержание аргона на них может быть больше, чем в сыром аргоне. ЧТТ в аргонной колонне Пдр зависит в основном от концентрационного напора в нижнем сечении ДхФ2, оптимальное значение которого может быть принято равным 0,2—0,3% Аг, и от состава сырого аргона (рис. 52). [c.147]

При заданном составе продуктов разделения число теоретических тарелок в колонне определяется флегмовым числом. С увеличением флегмового числа возрастают концентрационные напоры (в диаграмме л — у увеличивается расстояние между рабочими линиями и кривой равновесия) и уменьшается число теоретических тарелок. [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология