Ректификация число теоретических ступеней

Если на кривой равновесия для какой-либо смеси имеется точка перегиба, например для смеси этанол—вода, то число теоретических ступеней разделения определяют методами, описанными в разд. 4.7.1 и 4.7.2. Однако при этом вводятся следующие ограничения, а именно концентрация легколетучего компонента в головном продукте % должна быть меньше концентрации в азеотропной точке, а при определении минимального флегмового числа рабочую линию процесса ректификации для укрепляющей части колонны следует[проводить по касательной к кривой равновесия (рис. 65). Если провести рабочую линию а—с , как обычно, от точки а через точку Ь , то на кривой равновесия получатся три точки пересечения Ь , и Ь . Даже при некотором увеличении флегмового числа, начиная с его минимального значения, этой рабочей линии соответствует бесконечно большое число теоретических ступеней разделения. Чтобы получить конечное число теоретических ступеней, необходимо перейти от минимального флегмового числа, соответствующего касательной к кривой равновесия (рабочая линия а—с), к несколько большему флегмовому числу, определяемому рабочей линией а—с после этого можно строить [c.107]

Разработаны многочисленные методы расчета параметров процесса ректификации для идеальных многокомпонентных смесей, которые подробно изложены Торманном [177]-, а также Эллисом и Фрешуотером [178]. Особо следует отметить приближенную формулу Кольборна [179] и Андервуда [180], позволяющую определять минимальные флегмовые числа. Простой приближенный метод расчета минимального числа теоретических ступеней разделения при V = оо принадлежит Фенске [181], который с целью упрощения рассматривает многокомпонентную смесь как бинарную. При этом условно принимается, что в смеси преимущественно содержатся ключевые компоненты, температуры кипения которых образуют постепенно возрастающую последовательность, а разности температур кипения для различных соседних компонентов смеси примерно одинаковы. Если через обозначить содержание низкокипящего ключевого компонента, содержание которого в кубовом продукте невелико, а через х — содержание высоко-кипящего ключевого компонента, содержание которого невелико в головном продукте, то уравнение Андервуда—Фенске для расчета минимального числа теоретических ступеней разделения будет иметь вид [c.135]

Таким образом, получены следующие параметры ректификации число теоретических ступеней разделения п = 25 флегмовое число в начале ректификации у = 9 флегмовое число в конце ректификации V = 50. [c.187]

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]

Для определения числа теоретических ступеней, необходимых для осуществления процесса бинарной ректификации, кроме параметров исходной смеси и составов куба и дистиллята нужно задать флегмовое число и номер теоретической ступени, на которую подается питание. Выбор последней обычно производится в процессе расчета, так, чтобы общее число ступеней было минимальным. Оптимальной чаще всего является подача питания на первую (считая сверху) ступень, с которой стекает жидкость, содержащая меньше легколетучего компонента, чем в исходной смеси. [c.58]

Одна из возможных схем точного расчета числа теоретических ступеней для процесса бинарной ректификации показана на рис. II 1.10. Сначала из материального баланса определяют расходы дистиллята и кубового остатка. При полной конденсации паров в дефлегматоре должно соблюдаться следующее условие [c.59]

Иначе протекает процесс в насадочной колонне. Изменение концентрации здесь в каждом слое между сечениями Уг и у пропорционально у — у. Только когда кривая равновесия и рабочая линии расположены параллельно (см. рис. 796), имеет место случай, при котором ЧЕП и число теоретических ступеней разделения п совпадают, поскольку в рассматриваемой области концентраций разность у — у остается постоянной. Такая зависимость наблюдается при ректификации идеальных смесей, компоненты которых имеют мало различающиеся температуры кипения. Подобные смеси. используют главным образом при испытании колонн. Вообще, по обогащающему эффекту единица переноса идентична теоретической ступени разделения, рассчитанной для разности концентраций у —у, являющейся средней между значением у —у1 и соответствующей разностью концентраций у1—уь в конце единицы переноса [71]. [c.123]

Пример 10. Определить необходимое число теоретических ступеней для процесса ректификации, рассмотренного в Примере 9, при условии постоянства мольных расходов пара и жидкости. Расчет провести для случая подачи питания в виде жидкости, нагретой до температуры кипения, и в виде холодной жидкости (при температуре 25°С). [c.61]

Минимальное число теоретических ступеней разделения при ректификации бинарной системы согласно уравнению Фенске — [c.435]

Число теоретических ступеней разделения и условия ректификации Способ перегонки и режим процесса [c.41]

Таким образом, при периодической ректификации недостаточно установить условия процесса для начального момента. Следует также решить, до какой концентрации кубовой жидкости целесообразно проводить разгонку или какое максимальное флегмовое число необходимо выбрать, чтобы длительность разгонки не была бы слишком большой. Если принять предельное флегмовое число у = 25 и Хд = 80% (мол.), оставив постоянными = 98% (мол.) и число теоретических ступеней разделения п = 10, то для снижения концентрации легколетучего компонента в кубовой жидкости с 80 до 5% (мол.) необходимы флегмовые числа, указанные в табл. 13. [c.102]

Расчетная кривая равновесия смеси жирных кислот С,—С, нормального строения при 20 мм рт. ст. и пример графического способа расчета числа теоретических ступеней разделения для непрерывной ректификации. [c.105]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СТУПЕНЕЙ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ И НЕПРЕРЫВНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.131]

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СТУПЕНЕЙ РАЗДЕЛЕНИЯ ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ [c.111]

Аналитическим путем установлено, что число теоретических ступеней разделения смесей НаО и ОаО минимально при возможно меньшем рабочем давлении и, следовательно, при низких температурах. Однако при проведении ректификации в таких условиях трудно конденсировать пары дистиллята, и производительность колонны значительно ограничена из-за большой нагрузки по пару. При использовании тарельчатых и насадочных колонн имеют место такие потери напора и допустимая скорость потока паров, которые существенно увеличивают длительность процесса ректификации и делают данный метод разделения экономически невыгодным. Вследствие этого при проведении подобной ректификации обычно идут на компромисс, работая при давлении 50—125 мм рт. ст. Значения а при температурах 40—60 °С, [c.225]

До сих пор мы рассматривали, главным образом, графические и графоаналитические методы определения числа теоретических ступеней, так как они более наглядно передают понятие ступени разделения. Наряду с этим разработаны многочисленные методы и уравнения, позволяющие чисто расчетным путем определить условия ректификации для данной степени разделения. [c.111]

Формула (93) предназначена для расчета числа теоретических ступеней разделения по относительной летучести а и коэффициенту обогащения Fr . Последний представляет собой эмпирическую величину, выведенную Куком на основе многочисленных опытов по ректификации [c.112]

В качестве головного и кубового продуктов можно отбирать и смеси различных компонентов, как показано на рис. 86 для колонны I. В дистилляте получают фракцию С4—Се, а в кубе — фракцию С,—Сд следовательно, граница раздела смеси лежит между компонентами и С,. В этом случае прежде всего выбирают кривые равновесия для крайних пар компонентов, т. е. для С4—С, и С,—Са, и рассчитывают число теоретических ступеней разделения и другие условия ректификации, необходимые для обогащения смеси до % = 95% (мол.) при непрерывном режиме работы колонны. Для двух полученных чисел ступеней вычисляют среднее значение. За основу можно взять также кривую равновесия для смеси Се—С,, поскольку количественно фракция С4—Сд преобладает, а компонент Сд почти не участвует в массообмене. [c.134]

Число теоретических ступеней разделения, установленное при испытании колонны, определяется кривой равновесия эталонной смеси и зависит от соблюдаемых условий ректификации и, разумеется, от размеров колонны. Если завод-изготовитель указывает для ректификационной колонны лишь число теоретических ступеней разделения без каких-либо дополнительных пояснений, то подобная информация практически бесполезна. Только при [c.136]

Селективность экстрагентов при экстракционном разделении близка к селективности при экстрактивной ректификации. Поскольку достижение большого числа теоретических ступеней в экстракции труднее, чем в экстрактивной ректификации, жидкость-жидкостная экстракция не нашла самостоятельного применения для разделения углеводородов и С5. Использование ее выгодно лишь в сочетании с экстрактивной ректификацией, когда растворимость верхнего продукта в экстрагенте оказывается меньше, чем необходимо для поддержания оптимального режима экстрактивной ректификации. Пример такого использования жидкостной экстракции с экстрактивной ректификацией — разработанный фирмой Бадише Анилин (ФРГ) процесс извлечения изопрена из фракции С5 пиролиза (в них около 30% пентанов) с помощью водного МП [18]. [c.676]

Рис. 103 иллюстрирует взаимосвязь между гидравлическим сопротивлением насадки и ее разделяющей способностью. Линейная зависимость числа теоретических ступеней, приходящихся на 1 м рабочей высоты колонны, Пуд для насадки из спиралей (см. табл. 29) от гидравлического сопротивления при турбулентном движении паров показывает, что во всем интервале нагрузок для турбулентного режима между переносом количества движения, тепла и вещества в процессе ректификации существует аналогия. Механизм массообмена при этом остается неизменным. Выше линии изломов с—с (см. рис. 103) пар в виде пузырей барботирует через накопившийся слой жидкости, причем процесс массообмена протекает уже по другому закону [203, 206, 208]. [c.166]

Цель аналитической ректификации состоит в том, чтобы из двух или многокомпонентной смеси извлечь отдельные компоненты с возможно более высокой степенью чистоты. Степень чистоты устанавливают путем определения физических констант вещества, например коэффициента преломления, плотности, точки затвердевания или плавления, а также молекулярной массы. Так как обычно не известно, какие компоненты и в каких количествах содержатся в разделяемой смеси, то анализ с применением ректификации следует проводить периодическим способом. Для аналитической ректификации применяют колонны с достаточным числом теоретических ступеней разделения (в разд. 4.7—4.12) головка колонны должна обеспечивать точное регулирование нагрузки и флегмового числа. Чтобы получить точное представление о количественном соотношении разделяемых компонентов необходимо, чтобы промежуточная фракция была как можно меньше. Промежуточной фракцией является количество дистиллята, которое отбирают между фракциями сравнительно чистых (или весьма чистых) компонентов. По мере отбора промежуточной фракции в ней постепенно уменьшается содержание легколетучего компонента (см. рис. 56). Количество загрузки выбирают исходя из содержания того компонента, который необходимо выделить и который находится в исходной смеси в минимальном количестве. Далее необходимо стремиться к тому, чтобы отношение [c.202]

Значительная затрата времени на аналитическую четкую ректификацию (например, 120 ч для разделения нефтяной фракции с интервалом кипения от —30 до +260 °С) послужила стимулом для моделирования процесса ректификации с использованием специальной газовой хроматографической аппаратуры [26]. При этом получаются опытные значения концентраций, которые сравнимы с результатами разделения в ректификационной колонне с числом теоретических ступеней разделения 100. Указанным способом можно анализировать как сырые нефти, так и нефтяные фракции соединений с числом атомов в углеродной цепи от 1 до 40. Прибор для одновременной аэрографии и ректификации с помощью небольшого встроенного компьютера позволяет получать кривые температура кипения — концентрация [% (масс.)] . Площади под этими кривыми непрерывно интегрируются и подсчитанные значения через каждые 10 с регистрируются самописцем. На анализ указанной выше нефтяной фракции (от —30 до +260 °С) требуется всего лишь около 1 ч [27]. [c.207]

Данные по равновесию пар—жидкость в бинарных и многокомпонентных смесях лежат в основе расчета необходимого числа теоретических ступеней разделения и других параметров процесса ректификации. Ландольт и Бернштайн [c.86]

Приведенными выше методами, очевидно, не исчерпывается все многообразие расчетных способов определения числа теоретических ступеней разделения. Пол [157 опубликовал относительно простые методы расчета числа теоретических ступеней разделения для периодической и непрерывной ректификации идеальных смесей при бесконечном и конечном флегмовом числе. Кроме того, следует сослаться на работу Штаге и Джуильфа [71 ], в которой, как и в книге Роуза с сотр. [153], приведены другие точные и приближенные методы расчета. Цуидервег [158] предполагает метод, учитывающий общую удерживающую способность колонны (см. разд. 4.10.5) и размер промежуточной фракции в условиях периодической разгонки. [c.117]

Различия в мольных энтальпиях испарения могут оказывать заметное влияние на число теоретических ступеней разделения особенно при малых флегмовых числах или при малой относительной летучести компонентов и высокой разделительной способности колонны. Графический метод Мак-Кэба и Тиле в этом случае заметно усложняется, так как при этом рабочие линии процесса ректификации не являются прямыми. Однако видоизменение метода Мак-Кзба и Тиле, предложенное Фишером [134], относительно упрощает графические построения. Биллет [135] вывел уравнения для расчета рабочих линий, соответствующих процессу ректификации бинарных смесей при различных мольных энтальпиях испарения компонентов. Тум [136] разработал метод прямого расчета числа теоретических ступеней разделения при ректификации идеальных бинарных смесей с конечным флегмовым числом, в котором учтены различия в энтальпиях испарения. [c.98]

Для ректификации с бесконечным флегмовым числом Штаге и Шульце [146] предлагают метод расчета числа теоретических ступеней, который связан с построением так называемой дифференциальной кривой. Согласно этому методу по возможности в большем масштабе (ось абсцисс примерно 1 м) строят график зависимости разности у —от Хд- Таким образом получают дифференциальную кривую выпуклой формы (рис. 69). С помощью кривой строят график зависимости число теоретических ступеней разделения — концентрация (рис. 70). Построение начинают с очень низкой концентрации, например 0,16% (мол.), которой на дифференциальной кривой (см. рис. 69) соответствует обогащение у —Хв) = 0,28%. Это значение прибавляют к 0,16% и получают концентрацию жидкости на второй тарелке, равную 0,44%. Для этого значения на диаграмме снова определяют обогащение, [c.109]

Для ректификации с конечным флегмовым числом Шефер разработал метод расчета теоретических ступеней с использованием двух номограмм и двух диаграмм. Этот метод, особенно пригодный для многократно повторяющихся расчетов числа теоретических ступеней разделения п, основан на приближенной гиперболической зависимости между п и флегмовым числом v, применявшейся еще Фишером [c.110]

Зависимость числа теоретических ступеней разделения от флегмового числа при обычной ректификации ло давнын Роуза. [c.115]

Укажем еще на два метода расчета числа теоретических ступеней, которые не зависят от конструктивных особенностей колонны и поэтому могут применяться как для тарельчатых, так и для насадочных колонн, а также для колонн с другими видами насадок. Меркель [167] разработал метод, в соответствии с которым процессы противоточного массообмена представляют в энталь-пийной диаграмме Н—х—г/. По ней находят изменение состава жидкости и пара, их количества, а также подводимую и отводимую теплоту (рис. 80). К сожалению, получено незначительное число энтальпийных диаграмм, и применение этого метода ограничивается небольшим числом смесей. Некоторые сведения по этому методу можно найти в литературе [73, 75, 103]. Биттер [261 ] дал сводку различных приемов вычислений для определения числа теоретических ступеней разделения при ректификации бинарных смесей эти приемы основаны только на уравнениях рабочих линий и служат основой для графических методов решения с применением энтальпийной диаграммы. [c.126]

Удерживающая способность (УС) колонны, т. е. удерживание некоторого количества жидкости в колонне, является необходимым условием для проведения ректификации (см. разд. 4.10.5). УС определяет время, требуемое для проведения процесса (см. разд. 4.10.5). Если число теоретических ступеней разделения и флегмЬвое число увеличиваются пропорционально 1/lg а, то время разгонки, обусловленное соотношением количеств удерживаемой и загруженной жидкости, возрастает в квадрате. Таким образом, время разгонки однозначно характеризует степень трудности разделения. Если составить отношение [c.127]

Хаузену [173] удалось решить дифференциальное уравнение для идеальной трехкомпонентной смеси, а Вирн и Тийссен [174] разработали графический метод определения числа теоретических ступеней, основанный на приближенном представлении многокомпонентных смесей в виде бинарных. На эту возможность указал еще ранее Львов [1751, который в своей теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как процесс разделения, состоящий из совокупности параллельно [c.131]

Шьен [1756] приводит точный метод расчета минимального числа теоретических ступеней разделения для ректификации многокомпонентной смеси. Приближенный метод разработан Серовым с сотр. [175в]. [c.132]

Хаберт [182] разработал метод расчета минимального числа теоретических ступеней разделения, согласно которому давление паров каждого компонента смеси относят к давлению паров самого летучего компонента. В своем превосходном обзоре Бруийн [183] рассматривает теорию ректификации многокомпонентных смесей при минимальном флегмовом числе. [c.135]

На практике часто необходимо знать, как изменяется число теоретических ступеней разделения при конечном флегмовом числе или какой поправочный коэффициент следует ввести в найденное число п при ректификации с конечным флегмовым числом, если в основу расчета положены результаты испытания эффективности при у = оо. [c.145]

Число эквивалентных теоретических ступеней разделения — это минимальное число теоретических ступеней, которое требуется для того, чтобы при бесконечном флегмовом числе вызвать такое же обогащение (х — х ), как и при ректификации с конечным флегмовым числом. Все условия разгонки за исключением флегмового числа остаются при этом одинаковыми. [c.147]

Диаграмма, построенная по опытным данным Коллинза и Ланца [200] (рис. 92) иллюстрирует взаимосвязь между числом теоретических ступеней при о = оо и 27 и числом эквивалентных теоретических тарелок. При ректификации эталонной смеси н-гептан — метилциклогексан колонна с 30 реальными тарелками при [c.147]

Цуидервег [158] при расчете числа теоретических ступеней разделения п для периодической ректификации учитывает влияние УС на п и размер промежуточной фракции. Им была исследована зависимость четкости разделения от удельной общей УС, флегмового числа и числа теоретических ступеней для смесей с относительной летучестью от 1,07 до 2,42. С помощью введенного Цуидервегом так называемого полюсного расстояния можно определить оптимальное флегмовое число. Способ соответствует расчету по методу Мак-Кэба и Тиле при конечной концентрации X = 5% (мол.). [c.151]

На основе обширного экспериментального материала Дэвид [191 ] однозначно показал, что число теоретических ступеней разделения тем меньше, чем ниже рабочее давление ректификации. Эти результаты находятся в полном согласии с данными Цуидервега [205], а также частично соответствуют опытным данным [c.152]

При обогащении стабильных изотопов методом ректификации в качестве сырья используют, главным образом, газы лишь дейтерий и 0 получают из воды. Соотношения давлений паров для подобных смесей изотопов указаны в табл. 35. Разделение всех смесей, за исключением соединения бора ВС1з, требует, разумеется, значительных затрат на охлаждение. Кроме того, для достижения обычной степени разделения смесей изотопов за исключением изотопов гелия и водорода требуется более 500 теоретический ступеней разделения. Кун с сотр. [43], применив большое число теоретических ступеней разделения, определил относительную летучесть для соединений изотопов с температурами кипения 80 °С. [c.221]

При ректификации природной воды графический метод Мак-Кэба и Тиле неприменим для расчета числа теоретических ступеней разделения, так как с одной стороны кривая равновесия очень полога, а с другой — рабочие концентрации ОаО очень близки к предельным значениям, а именно = 0,000146 0 0 [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология