Ректификационная колонна, диаграмма фазового равновесия

Основные закономерности процесса ректификации могут быть рассмотрены в различных аспектах. В одном из них главное место занимает теория ректификационных аппаратов, позволяющая находить их оптимальные конструкции. В другом — возникает вопрос о закономерностях ректификаций, определяемых в большей степени не конструкцией колонн, а физико-химической природой разделяемых смесей. Если учесть, что в промышленной практике разделения многокомпонентных смесей азеотропные смеси со сложными по структуре диаграммами фазового равновесия занимают значительное место, становится ясно, что исследование физико-химических сторон процесса ректификации имеет принципиальное не только [c.130]

Изложенные выше методы расчета требуемого числа теоретических тарелок базируются на диаграмме фазового равновесия и материальном балансе процесса ректификации, но совершенно игнорируют его кинетику и гидродинамическую обстановку в аппаратах. Для восполнения этого пробела введены коэффициенты полезного действия, которые не поддаются точному теоретическому определению, а могут быть приближенно вычислены по эмпирическим формулам или заимствованы из практики. Строго научный расчет процесса ректификации, учитываюш,ий сочетание его статики и кинетики, в принципе осуш ествим на основе теории межфазного массообмена. Реализация этого пути, как уже отмечалось, невозможна до тех пор, пока не установлены количественные закономерности образования межфазной поверхности и ее геометрической характеристики в барботажных аппаратах, к числу которых относятся тарельчатые ректификационные колонны. Кроме них, однако, в промышленности используют аппараты с более или менее фиксированной поверхностью массообмена — пленочные и насадочные ректификационные колонны. Расчет этих аппаратов целесообразно базировать на теории межфазного массообмена, как было показано в главе X применительно к абсорберам. [c.540]

Из табл, 25 видно, что число ректификационных колони, необходимых для разделения варьированием давления, составляет обычно три-четыре, а в некоторых случаях две колонны. Наличие областей ректификации в любом из типов диаграмм фазового равновесия приводит к тому, что предельные составы конечных продуктов могут располагаться на линиях, в общем случае не совпадающих со сторонами треугольника Гиббса. Это необходимо учитывать при составлении материального баланса как отдельных аппаратов, так и всей установки в целом. [c.220]

Из диаграммы фазового равновесия системы Нз—N2 (см. рис. 5-23) следует, что при давлении 10 ото реверсивные теплообменники могут применяться для охлаждения и очистки газа лишь до 35—40° К [Н4-8]. Количество же азота, содержащееся в газе, при температуре 40° К еще достаточно, чтобы забить последующие аппараты, работающие при более низких температурах (например, ректификационные колонны для дистилляции жидкого водорода). Поэтому для охлаждения водорода от 40 до 20° К и соответствующей очистки его от примесей N2 и СО применяют переключающиеся теплообменники. [c.290]

Работа ректификационной колонны основана на разных парциальных давлениях паров компонентов разделяемой смеси. Благодаря разным давлениям паров при равновесии между жидкой и паровой фазами смеси содержание низкокипящего компонента в паровой фазе будет выше, чем в жидкой. Диаграмма фазового равновесия представлена на фиг. 2.2. По этой диаграмме можно судить о взаимоотношениях между паровой и жидкой фазами смеси. Верхняя кривая является кривой конденсации, т. е. зависимостью температуры конденсации смеси от ее состава. Нижняя кривая (кривая кипения) представляет собой зависимость температуры, при которой смесь данного состава начинает кипеть, от состава смеси. Таким образом, при данной температуре равновесные концентрации жидкости и пара изображаются точками [c.93]

Прямые линии, образующие ступеньки между равновесными кривыми на фиг. 2.2, являются изображением работы идеальной ректификационной колонны с тарелками на диаграмме фазового равновесия. Предположим, что на соответствующую промежуточную тарелку подается насыщенный пар состава а (см. фиг. 2.2). [c.95]

В книге рассмотрены основные положения строгой термодинамической теории фазового равновесия между жидкостью и паром, дана теория процессов открытого испарения и дистилляции. Большое внимание уделено термодинамико-топологическим структурным закономерностям диаграмм азеотропных смесей, описаны явления азеотропи и правила преобразования фазовых диаграмм. На основе различных моделей массообмена проанализированы процессы непрерывной и периодической ректификации, освещены специальные приемы ректификации, описаны типовые комплексы ректификационных колонн, принципы и методика составления технологических схем ректификации. [c.2]

Как показали Б. Б. Коган и А. Н. Трофимов, относительная летучесть жирных кислот снижается с увеличением доли смоляных кислот в жидкой фазе, так как с понижением температуры кипения упругость пара чистых жирных кислот снижается сильнее, чем соответствующий показатель смоляных кислот. Другая причина заключается в том, что вначале отгоняются преимущественно более летучие компоненты (рис. 4.2). Это объясняет трудность получения талловой канифоли с низким содержанием жирных кислот. Линия фазового равновесия в левом углу диаграммы на рис. 4.1 (кривая 3) близко расположена к диагонали равных концентраций, поэтому для концентрирования смоляных кислот необходимо большое число ступеней контакта паровой и жидкой фаз в исчерпывающей части ректификационной колонны. [c.114]

На рис. 79 показана схема экстракции и регенерации экстрагента для случая, когда компоненты А и В заметно взаимно растворимы. На рис. 80 приведена соответствующая фазовая диаграмма. В результате ректификации экстракта Е получают остаток (С) и пар Q, выходящий из ректификационной колонны сверху. После конденсации последнего образуются две равновесные жидкие фазы V и К, которые разделяются в отстойнике. Принято, что температура отстаивания равна температуре экстракции. В результате отстаивания получают один слой, содержащий в основном регенерированный экстрагент V и, если необходимо, флегму V для орошения колонны, а также слой К, обедненный экстрагентом. Этот слой вместе с рафинатом также подвергают ректификации, в результате которой получают конечный рафинат / и пар и. Образующиеся после конденсации пара II жидкие фазы также разделяются в отстойнике. Если хорды равновесия, соединяющие точки, которые соответствуют составам фаз, получаемым в отстойниках, проходят на фазовой диаграмме [c.155]

Число тарелок тарельчатой ректификационной колонны. Вводя понятие ступени изменения концентрации, мы делаем допущение, что в результате взаимодействия пара и жидкости в каждом элементе колонны, соответствующем ступени изменения концентрации, сохраняется фазовое равновесие, при котором состав пара Уп на выходе его из данного элемента п соответствует равновесному составу пара Д ( +1)р (при отсчете числа ступеней сверху вниз) над жидкостью при входе его в данный элемент. На диаграмме рис. 382 ступень изменения концентрации изображена ломаной ab . [c.487]

Задача разделения смеси муравьиная кислота — уксусная кислота — вода возникает при разделении продуктов окисления прямо пнного бспзппа и очистке кислых сточных вод производства синтетических жирных кислот. Структура диаграммы фазового равновесия смеси муравьиная кислота — уксусная кислота— вода показана на рис. УП-3,а. Система имеет один бинарный азеотроп муравьиная кислота — вода, один тройной седловой азеотроп и четыре области ректификации. Для разделения рассматриваемой смеси на чистые компоненты был предложен новый способ, основанный на перераспределении полей концентраций между областями ректификации путем варьирования давления, не требующий введения посторонних разделяющих агентов [181]. При этом узел разделения представляет собой единый трехколонный ректификационный комплекс с рециклом (рис. УИ-3,б). Фигуративная точка сырья / о располагается в области ректификации /. В первой колонне в качестве верхнего продукта при атмосферном давлении выделяют воду, являющуюся неустойчивым узлом области ректификации. Точка кубового продукта при давлении 267 ГПа попадает в область ректификации IV. Поэтому кубовый продукт первой колонны можно разделить во второй колонне при давлении 267 ГПа на муравьиную кислоту (неустойчивый узел) и кубовый продукт 2- Последний в свою очередь разделяется в третьей колонне при атмосферном давлении на уксусную кислоту (устойчивый узел области ректификации I) и дистиллят Оз, который в качестве рецикла возвращается в первую колонну. [c.287]

Ректификационная колонна предназначена для многократного повторения процессов испарения и конденсации. Обычно она состоит из испарителя, расположенного в нижней части, ряда тарелок и конденсатора в верхней части. На каждой из тарелок находится жидкость, через которую пробулькивает поднимающийся пар. Значительная часть этого пара конденсируется в конденсаторе, и образующаяся жидкость стекает вниз на тарелки. На фиг. 2.3. изображена ректификационная колонна с сетчатыми тарелками. Отверстия в тарелках настолько малы ( 0,6 мм), что проходящий через них пар не позволяет жидкости стекать вниз. Поэтому уровень жидкости на каждой тарелке определяется высотой перегородки, а излишек уходит через 1001 сливную трубу вниз на следующую тарелку. Теоретической тарелкой называется такая тарелка, на которой полностью достигается состояние равновесия (как это показано на фазовой диаграмме, фиг. 2.2) ). Обычно расчет ректификационной колонны производят, пользуясь числом эквивалентных теоретических тарелок. В идеальном случае пар, уходящий с данной тарелки, находится в равновесии с жидкостью на тарелке, согласно кривым фазового равновесия (см. фиг. 2.2.). Следовательно, жидкость на данной тарелке и пар на следующей нижней тарелке имеют одинаковый состав ). Необходимо, чтобы между тарелками существовала определенная разность температур, достаточная для поддержания одинакового давления паров над тарелками с жидкостью разного состава (в этом анализе давление можно считать постоянным по всей колонне). Необходимость такой разности температур (и разности составов жидкостей, находящихся на соседних теоретических тарелках) можно пояснить [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология