Каскады (многоступенчатые процессы)

КАСКАДЫ (МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ ПРОЦЕССЫ) [10] [c.170]

Каскадом называют сложный элемент процесса, который состоит из простых единиц (ступеней) двухфазного равновесия или псевдоравновесия. Отдельные единицы равновесия в каскаде включаются в противоток. Это значит, что фаза а, покидающая ступень р, поступает в ступень р — 1, а фаза р, покидающая ступень р — 1, питает ступень р. Общая схема многоступенчатого процесса представлена на рис. 10-14. [c.171]

Введем понятие о характеристической функции многоступенчатого процесса, под которой будем понимать функцию, выражающую связь между концентрацией (средней) выходящей из системы каскада жидкости и степенью извлечения (С , ср и т] ), определяемыми выражениями [c.71]

Для расчета оптимальных условий при осуществлении многоступенчатых процессов (каскад, цепочка различных аппаратов в технологической последовательности и т. п.) применяют метод динамического программирования, разработанный Веллманом и получивший дальнейшее развитие в работах советских и зарубежных авторов. Сущность метода состоит в том, что оптимальный режим на последней стадии процесса по отношению к поступающему в нее потоку будет оптимальным и для всего процесса в целом. Определяя условия оптимума работы на последней стадии, находят требуемые для этого любые возможные состояния пита- [c.222]

Когда требуется полное разделение исходного раствора на составляющие с получением достаточно чистых продуктов, экстрагент должен обладать селективностью по отношению к какому-либо одному компоненту смеси при этом обычно следует применять многоступенчатый процесс экстракции, Так же как в процессах ректификации многокомпонентных смесей, число необходимых многоступенчатых каскадов будет на единицу меньше числа компонентов исходного раствора. [c.306]

Когда данные о равновесии получить сложно и его подробное изучение слишком дорого, рекомендуется применять лабораторный способ определения равновесий (см. главу IX), который имитирует непрерывный многоступенчатый процесс и может быть использован для определения характеристик каскада. [c.381]

Экстракторы, состоящие из отдельных ступеней, в которых жидкости смешиваются при этом происходит экстракция, затем жидкости разделяются и отдельно выводятся из ступени (смесительно-отстойные экстракторы). Экстракционные аппараты этого типа рассмотрены ниже. Для осуществления многоступенчатых процессов, описанных в главах VI и VII, отдельные ступени необходимо соединять в виде каскадов. [c.443]

Представлена технологическая схема многоступенчатого процесса выделения гелия из природного газа с промежуточной адсорбционной очисткой газа от диоксида углерода. Проведено сопоставление технико-экономических характеристик мембранного и низкотемпературного методов, из которого следует, что их энергоемкости близки. Для природного газа с содержанием гелия более 0,4 % мембранный каскад может конкурировать с низкотемпературной схемой извлечения гелия. [c.106]

При организации многоступенчатого (каскадного) процесса разделения бинарной омеси наибольший практический интерес представляет так называемый идеальный каскад [8, 10—1 2], в котором на входе в любую промежуточную ступень все потоки имеют один и тот же состав. Иными словами, идеальным является каскад, в котором отсутствуют термодинамические потери на межступенчатое смешение и, следовательно, работа по разделению компонентов смеси минимальна. [c.203]

Результаты расчетов мембранных многоступенчатых установок с рециркуляцией (идеальные каскады) для разделения бинарной смеси (воздух) приведены в табл. 6.1 [3]. В качестве мембраны использовали силоксановую пленку толщиной б = = 10 м коэффициенты газопроницаемости кислорода и азота через мембрану соответственно равны Лоз = 113,8-10 моль- м/(м -с-Па) и ЛN2 =51,9-10- 5 моль-м/(м2-с-Па). Давления в напорных и дренажном каналах мембранных модулей поддерживали равными Р1=0,6 МПа, Рг = 0,1 МПа. Цель процесса — получение 1 м /с обогащенного до 91—92% (об.) О2 газового потока, поэтому установка представляет собой только укрепляющую часть каскада. [c.209]

Экстракционное разделение РЗЭ. Первые сообщения о разделении РЗЭ с помощью экстракции органическими растворителями появились в 30-х годах нашего столетия. В настоящее время экстракционный метод прочно вошел в промышленную практику получения как концентратов, так и индивидуальных РЗЭ. Экстракционное разделение РЗЭ имеет ряд преимуществ перед другими способами и сочетает возможность получения высококачественных соединений с большой производительностью процесса. В большинстве известных экстракционных систем коэффициенты разделения Р соседних РЗЭ, как правило, невелики (1,06—2,5), и для разделения необходимо применять многоступенчатые каскады. Исключение — отделение РЗЭ, проявляющих переменную валентность (например, Се , Еи " ). В этих случаях разделить их можно в одну или несколько ступеней благодаря большим коэффициентам разделения, достигающим иногда величины >- 1000. В качестве экстракторов для разделения РЗЭ чаще всего применяют смесители-отстойники ящичного типа [111, 112]. [c.127]

Дальнейшая интенсификация адсорбционной технологии связана с использованием высокодисперсных активных углей. Решение вопросов регенерации таких адсорбентов привело к заметному расширению использования порошкообразных активных углей в технологических схемах очистки сточных вод. Это объясняется рядом преимуществ пылевидных углей перед гранулированными более низкой стоимостью пылевидных сорбентов, высокой скоростью поглощения, удобством гидравлической транспортировки водной суспензии пылевидного активного угля по трубопроводам. В разрабатываемых технологических схемах, как правило, адсорбционные процессы осуществляются в одиночном реакторе или каскаде аппаратов непрерывного действия с перемешиванием. Применение многоступенчатых адсорбционных установок непрерывного действия позволяет существенно снизить необходимый расход адсорбента, поскольку более полно используется адсорбционная емкость поглотителя. [c.123]

Эффективность процесса повышается, если он построен по схеме порционной экстракции (рис. 13.11). Ее еще не совсем строго называют перекрестной экстракцией Или многоступенчатой экстракцией при перекрестном токе. Схема включает ряд последовательно-параллельных операций смешения и сепарации фаз. Процесс проводится в каскаде ступеней, через которые последовательно перемещается, например, исходный раствор. Общее количество (или поток) свежего экстрагента Э в этом случае параллельно распределяется между ступенями — в каждую ступень подается определенная порция свежего экстрагента. Соответственно из каждой ступени выводятся свои экстракт и рафинат. При этом для всех ступеней, начиная со второй, исходным раствором является рафинат с предыдущей ступени. Количество экстрагента, подаваемое в каждую ступень, может быть одинаковым (Э1 = Э2 = =. .. = Э ) либо различным (Э1 ... Э ). [c.1119]

При анализе противоточной многоступенчатой экстракции уже отмечалось, что реальный процесс экстракции в колоннах с непрерывным контактом фаз при движении их потоков в режиме, отличающемся от идеального вытеснения (ИВ), нередко удобно рассматривать как процесс в цепочке (каскаде) ступеней идеального перемешивания (ИП). При этом не происходит подмены поверхностной либо смешанной задачи, как при расчете по "методу ВЭТС" (см. разд. 10.12.5), поскольку здесь используется ступенчатая модель структуры потока, а не массопереноса (как в "методе ВЭТС") т.е. здесь можно говорить о подмене задачи структуры потока. Расчет на основе непрерывной диффузионной модели структуры потока значительно сложнее, а при Ре > 20 (что характерно для промышленных ко- [c.1132]

Экстракторы со ступенчатым контактом фактически являются многоступенчатыми экстракционными установками. Каждая ступень по эффективности близка к теоретической ступени. При периодическом режиме работы одна ступень представляет собой аппарат с мешалкой, в котором жидкости перемешиваются до достижения состояния, близкого к состоянию равновесия. После чего в этом же аппарате проводится расслаивание образовавшейся эмульсии. В непрерывном процессе каждая ступень состоит из двух аппаратов смесителя и отстойника. Поэтому эти аппараты называются смесительно-отстойными. Отдельные ступени объединяются в виде каскада, чаще с противоточным движением фаз. Основной недостаток экстракторов подобного типа — большая занимаемая площадь. Значительные габариты оборудования определяются не скоростью массопереноса, а достаточно низкой скоростью разделения эмульсий в отстойниках. Поэтому их используют в тех случаях, когда для разделения не требуется большого числа теоретических ступеней. С целью уменьшения занимаемых производственных площадей и исключения из схемы многочисленных насосов и трубопроводов смеситель и отстойник могут объединяться в ячейку, а ячейки размещаться в едином корпусе (так называемый ящичный экстрактор). [c.36]

Ректификация состоит в многократном чередовании и повторении процессов испарения и конденсации в противотоке пара и жидкости при температуре кипения. Ректификация относится к многоступенчатым противоточным процессам разделения (протекает по схеме каскада с постоянным потоком) и принципиально может обеспечить любую заданную степень разделения . Противоток пара и жидкости создается благодаря наличию в схеме ректификационной установки испарителя (куба), связанного с нижним концом, и конденсатора (дефлегматора), связанного с верхним концом колонны. Тепло, подводимое к кубу, благодаря теплообмену между паром и жидкостью в адиабатических условиях передается последовательно от ступени к ступени и отводится хладоагентом в конденсаторе. Благодаря массообмену между потоками пара и жидкости более летучий компонент переносится потоком пара в направлении снизу вверх, а менее летучий компонент — потоком жидкости сверху вниз. Таким образом, в основе ректификации лежит тепло- и массообмен между потоками пара и жидкости. При этом движущая сила массообмена определяется фазовым равновесием жидкость — пар и материальным балансом. Соотношения между основными параметрами ректификации, определяемые законами фазового равновесия жидкость — пар и материальным балансом, составляют статику ректификации. [c.42]

Аппаратурно-технологическое оформление процесса многоступенчатого противоточного взаимодействия фаз для каждого конкретного процесса имеет свои особенности. Общим для всех процессов является то, что фазы не находятся в равновесии. Состояние, близкое к равновесному, достигается при достаточно большой продолжительности контакта фаз или очень большой поверхности контакта и скорости массопереноса. При последующем полном разделении фаз достигается максимально возможная эффективность процесса. В реальных условиях получается более низкая эффективность в каждой ступени каскада вследствие того, что из-за ограниченного времени контакта фаз равновесие между ними не достигается и полного разделения фаз на выходе из ступени добиться не удается — некоторое количество одной фазы попадает в другую. Особенно велика роль этого фактора в процессах, протекающих в системах твердое тело — жидкость. [c.468]

Адсорбция. Фирмой Эссо разработан многоступенчатый непрерывный процесс адсорбции в псевдоожиженном слое активированного угля, имеющей целью отделение и улавливание газообразных продуктов. Основной агрегат этой технологической установки имел более 20 барботажных каскадов, в которых уголь нагревался и охлаждался и производился отбор различных продуктов вместе со [c.44]

Исходный раствор, состоящий из двух или более компонентов, может быть разделен путем распределения последних между двумя несмешивающимися экстрагентами. Такой процесс называется экстракцией двумя растворителями (экстрагентами). Проводимый по многоступенчатой схеме, он носит название фракционированной, или фракционной экстракции и отличается наибольшей разделяющей способностью по сравнению с другими известными схемами процессов экстракции. Для достаточно полного разделения компонентов исходного раствора необходимое число каскадов должно быть на единицу меньше числа компонентов исходного раствора. [c.307]

Рассмотрим рис. 192. Органические кислоты НВ (более сильная) ш НС (более слабая) вводят в многоступенчатый каскад в виде собственно кислот или их натриевых солей. Сверху каскада подают водный раствор ЫаОН, который предпочтительно нейтрализует более сильную кислоту, образуя соль Най вместе с органическим растворителем сверху колонны из каскада выводится слабая кислота НС. В нижней секции каскада введением более сильной кислоты переводят слабую кислоту в органический растворитель (глава И) соль более сильной кислоты удаляется с водой. В известной степени введение в процесс щелочи и кислоты аналогично вводу флегмы на соответствующих концах каскада. Степень фракционирования можно регулировать изменением количества вводимых щелочи и кислоты. В каскаде необходимо поддерживать градиент pH, что достаточно трудно поэтому процесс проводят в многоступенчатых периодических экстракторах (см. главу IX). [c.378]

Общая схема этого процесса показана на рис. У1-25, е. Ниже будут рассмотрены 1) процесс извлечения компонента В из смеси А + В экстрагентом 5 2). процесс, в котором осуществляется обогащение экстракта в укрепляющей колонне с флегмой 3) процесс, в котором оба каскада соединены вместе и образуют многоступенчатый противоточный экстрактор с возвратом флегмы на обоих его концах. [c.453]

Кроме перечисленных аппаратов, к данной категории следует отнести и барабанный (валковый) кристаллизатор [8]. Такой аппарат позволяет организовать процесс как в периодическом, так и в непрерывном режиме. Схема аппарата приведена на рис. 14.1.1.24. Кристаллизатор состоит из барабана 1, вращающегося в обогреваемой ванне 2. Хладах-ент подается внутрь барабана и отбирается через цапфы. Расплав дополнительно перемешивают при помощи качающейся мещалки 3. Образующаяся на поверхности барабана твердая фаза сначала отжимается при помощи прижимного валка 4, а затем удаляется ножом 5. Промышленный аппарат имеет диаметр барабана 0,5-2 м и длину 0,5 -4 м. Скорость вращения составляет 0,1-10 мин. Исходный продукт в ванне кристаллизатора поддерживается в перегретом состоянии. Используя каскад аппаратов, можно получить многоступенчатый непрерывный процесс разделения или очистки веществ. [c.321]

С феноменологической точки зрения процесс адсорбции в одиночном аппарате с неподвижным слоем и в каскаде последовательно соединенных адсорберов протекает идентично. Специфика работы многоступенчатых адсорбционных установок заключается в цикличности отключения колонны, стоящей первой по ходу движения потока и содержащей насыщенный поглощаемым веществом активный уголь, и подсоединения вместо нее новой колонны со свежим углем к стоявшему ранее последним аппарату. Поэтому динамика сорбции в каскаде аппаратов, как и в случае одиночного адсорбера, описывается уравнениями баланса массы и кинетики адсорбции с соответствующими начальными и краевыми условиями. Основываясь на этом, мы провели теоретический и экспериментальный анализ работы каскада аппаратов. Было доказано, что при выпуклых изотермах адсорбции стационарный режим наступает уже на втором цикле работы каскада, причем степень отработки слоя адсорбента в первой по ходу движения потока колонне на всех циклах практически одинакова. Полученные выводы о закономерностях работы каскада аппаратов в случае выпуклых изотерм позволили перейти к рассмотрению асимптотически стационарного режима процесса сорбции с целью получения аналитических зависимостей для расчета многоступенчатых установок. Решение поставленной задачи было найдено в виде распространяющейся волны по аналогии с тем, как это было сделано в известных работах А. А. Жуховицкого, Я. Л. Забежинского, А. Н. Тихонова. Для частного случая, когда выпуклая изотерма сорбции описывается уравнением Ленгмюра, для внешне- и внутридиффузионного механизма массопереноса получены соотношения, позволяющие производить расчет каскада аппаратов с плотным слоем без применения ЭВМ. [c.179]

Для осуществления непрерывного процесса аппараты смешения можно использовать только путем компоновки их в каскад (особенно для многоступенчатых процессов), причем в ряде случаев между ступенями необходимы устройства для разделения фаз (фильтры, отстойники), что увеличивает требуемое число аппаратов. Это относится, в частности, к таким широко используемым в промышленности процессам, как промывка твердых и жпдких продуктов от примесей, сорбция и др. Аппараты вытесненпя (или поршневого режима) могут быть надежной основой для создания непрерывных цепочек с минимальным числом аппаратов, но до недавнего времени процесс в нпх достаточно эффективно протекал лишь в системах газ — жидкость или газ — твердое тело, В этих системах высокая скорость газа позволяла организовать нужный гидродинамический режим, в то время как в системах без участия газовой фазы скорости реагентов были слишком малы для его создания. [c.6]

Динамическое програвширование. Для расчета оптимальных условий при осуществлении многоступенчатых процессов (каскад, цепочка различных аппаратов в технологической последовательности и т. п.) обещающим является метод динамического программирования, разработанный Веллманом и получивший дальнейшее развитие в работах советских и зарубежных авторов. Сущность метода состоит в том, что оптимальный режим на последней стадии процесса по отношению к поступающему в нее потоку будет оптимальным и для всего процесса в целом. Определяя условия оптимума работы на последней стадии, находят требуемые для этого любые возможные состояния нитания. Переходя последовательно от последнего звена технологической цени к предыдущим, определяют необходимые условия оптимизации. Следующий пример иллюстрирует сущность метода. [c.238]

По современным представлениям, отрыв электрона от воды и перенос его к НАДФНг— не одноактный, а многоступенчатый процесс последовательных окислительновосстановительных реакций в цепочке (электронный каскад) специализированных веществ — переносчиков электронов. [c.66]

Этот же процесс, но при обычных температурах, можно осуществить и с помощью лолимерных мембран [102, 103, 107]. Одаако при разработке и реализации этого способа следует иметь в виду, что так как энергия активации проницаемости Ог выше, чем Нз, то селективные свойства полимерных мембран с ростом температуры ухудшаются. Для каждого полимера существует температура, пр которой коэффициенты газ опроницаемости изотопов равны и их смесь не делится — она азеотропна [107]. Поэтому одна из первых задач при разработке установки с использованием полимерных мембран — выбор оптимальной температурной последовательности ведения процесса в многоступенчатом каскаде. [c.318]

Смесительно-отстойные экстракторы, применяемые в настоящее время, различаются конструкцией перемешивающего устройства и формой пространства для отстаивания. Для проведения многоступенчатой экстракции применяют каскад смесительно-отстойных аппаратов. Предложен вертикальный смесительно-отстойный (ящичный) экстрактор, в котором ряд ступеней объединены в одном корпусе [55]. В экстракторе этого типа мешалки для каждой ступени насажены на центральный вращающийся вал. Соответствующее соединение между внутренней смесительной и внешней отстойной зонами способствует перетоку фазы из одной ступени в другую. Смесительно-отстойные экстракторы обеспечивают хорошее контактирование фаз. Если раньше в смесительноотстойных экстракторах применялись насосы для перекачивания жидкости между ступенями, то в новых конструкциях этот процесс осуществляется без промежуточных перекачивающих насосов. [c.146]

При работе на двухступенчатой ректификационной установке Кун достигал обогащения воды до 90% (ат.) 1 0. Достровский с сотр. [53], применяя комбинированную установку, получал повышение концентрации 0 до —95% и 0 до —2,0%. Предварительное обогащение от 0,2% до 1,6% 0 проводили в 10 параллельно включенных колоннах (диаметр каждой колонны 100 мм). При ректификации на многоступенчатом каскаде из колонн (диаметр колонн от 30 до 100 мм) с расходом исходной смеси 800 мл/ч при относительном выходе кубового продукта 1,37-10 конечная концентрация 0 достигала до 99,8%. Наибольшее обогащение 1 0 получалось в средней части каскадной установки, в которой концентрация 0 примерно составляла 10%. В указанных процессах особенно хорошо себя зарекомендовала насадка Диксона в виде колец Рашига из фосфористо-бронзовой сетки 100 меш. с 5-образными перемычками [63]. [c.231]

Полимеризация в трубчатых реакторах змеевикового типа. Принципиальная технологическая схема полимеризации этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах змеевикового типа приведена на рис. 15. С газофракционирующей установки после очистки исходный этилен поступает в газгольде]р 1, откуда газодувкой 2 подается на компрессию первого каскада. Сжатие этилена на первом каскаде осуществляется многоступенчатым компрессором 3, в который поступает смесь свежего этилена из газгольдера с циркулирующим этиленом низкого давления. Конечное давление первого каскада поддерживается в пределах 25-30 МПа. Для охлаждения газа многоступенчатый компрессор снабжается промежуточными межступенча-тыми холодильниками. Сжатый до 25-30 МПа этилен после компрессора поступает в смазкоотделитель 4 первого каскада, где освобождается от смазки, увлекаемой в процессе компрессии. [c.53]

Для обессоливания смеси биохимически очищенной сточной воды и продувочной воды из градирен на ряде заводов используются установки, работа которых основана на принципе обратного осмоса. Они включают блоки известкования, умягчения во взвешенном слое, фильтрования и обратного осмоса. Согласно зарубежным данным [88], этот метод имеет преимущества по сравнению с ранее используемыми методами замораживания, многокорпусного выпаривания, адиабатического многоступенчатого испарения, парокомпрессорной дистилляцией. Кроме того, в этом процессе не требуется применения оборудования из специальных сталей, и он относительно прост в оформлении. В ближайшем будущем этот метод, несомненно, заменит более дорогостоящий способ термического обезвреживания сточных вод. Работы по его разработке уже ведутся рядом научно-исследова-тельских организаций. Проведены опытные испытания метода обессоливания сточных вод с применением обратного осмоса, ультрафильтрации (для удаления органических соединений), фильтрования через динамические мембраны (для удаления органических соединений и обессоливания). Получаемый в процессе концентрат после прохождения каскада аппаратов направляется на сушку. [c.168]

Многоступенчатая противоточная экстракция. Процесс проводят в каскаде ступеней. Экстрагент и подлежащий разделению раствор поступают с противоположных концов каскада, причем экстракты и рафинаты каждой ступени движутся противотоком друг к другу. Этот процесс скорее аналогичен абсорбции, чем какому-либо виду дистилляции. Процесс осуществляется непрерывно, но может быть имитирован путем проведения ряда периодических процессов (например, в лабораторных условиях часто применяют многоступенчатую псевдопроти-воточную экстракцию). [c.227]

Рис. 1Х-48. Реальный процесс непрерывной многоступенчатой диффузии вариант прямоугольного каскада с использованием пористых перегородок из стекла Викор (экспериментальные данные Хакинса и Кэммермейера) / — турбулентное течение (уравнение (1Х-34)] 2 —ламинарное течение [уравнение (1Х-36)] 3 —компрессор с промежуточным холодильником.

И. г. Рода, П. Ф. Жук (Институт коллоидной химии и химии воды им А. В. Думанского АН УССР, Киев). Нам бы хотелось остановиться на одном важном аспекте, связанном с теорией циклических адсорбционных процессов, — расчете каскада адсорбционных аппаратов с плотным слоем сорбента. Во всех известных весьма немногочисленных публикациях задачи расчета многоступенчатых установок были решены с использованием численных методов, требующих применения ЭВМ. При этом авторы оставляли в стороне такой принципиально важный вопрос, как существование стационарного режима работы каскада аппаратов при их переключении. [c.179]