Процесс обратимого смешения потоков

ПРОЦЕСС ОБРАТИМОГО СМЕШЕНИЯ ПОТОКОВ [c.52]

Для понимания сущности процесса обратимой ректификации интересно сопоставить его с обратным ему гипотетическим процессом обратимого смешения потоков разного состава [19]. Запишем условия материального баланса и фазо- [c.52]

Выражение для изменения энтропии можно получить непосредственно из математического описания процесса обратимой ректификации [38—39] или обратимого смешения потоков. [c.62]

В промышленных установках в настоящее время используются не все теоретически возможные варианты разделения. Как правило, используются только варианты четкого разделения в каждой колонне, когда ключевыми являются два наиболее близких по летучести компонента. Помимо того, для азеотропных и гетероазеотропных смесей используются варианты выделения азеотропа или гетероазеотропа в качестве продукта. Варианты с несколькими распределяющимися компонентами для зеотропных смесей (режим с обратимым смешением потоков в питании) или варианты с пересечением границы области ректификации траекторией процесса для азеотропных смесей не используются. [c.185]

Еще большие термодинамические преимущества и еще большее приближение к обратимому процессу ректификации можно получить при сочетании комплексов с обратимым смешением потоков и комплексов с неадиабатическим ведением процесса ректификации (промежуточный подвод тепла и холода). [c.198]

В обычных схемах разделения благодаря ступенчатому подводу энергии и наличию разрезных колонн уменьшаются движущие силы в средних участках секций. Весьма интересны схемы с обратимым смешением потоков, в которых используются принципы термодинамически обратимого разделения многокомпонентной смеси. В этих схемах нивелируются движущие силы по высоте колонны и практически исключаются термодинамические потери в районе питания и на концах колонны. Показана высокая экономичность схем применительно к комплексному разделению близкокипящих смесей, когда процесс протекает в узком диапазоне давлений и температур. Для определения эффективности указанных схем в других условиях необходим соответствующий технико-экономический анализ. [c.249]

Другой способ термодинамического усовершенствования процессов разделения состоит в применении к обычной адиабатической ректификации схемы с обратимым смешением потоков. [c.262]

Схемы с обратимым смешением потоков. Одним из перспективных подходов к выбору оптимального способа разделения многокомпонентных смесей является разработанный Платоновым с соавторами метод, основанный на анализе термодинамически обратимых процессов многокомпонентной ректификации. Ими предложен ряд вариантов схем с обратимым смешением потоков (рис. VI. 19).-Все эти варианты предусматривают исчерпывание в каждой секции не более одного компонента, что характерно для обратимой ректификации. Основные особенности этих схем [c.369]

Вывод о том, что в аппарате вытеснения глубина превращения выше, чем в аппарате смешения, и что преимущество этого потока возрастает по мере роста требуемой степени превращения, верен для изотермических необратимых и обратимых реакций любого порядка (кроме нулевого), а также для большинства тепло- и массообменных процессов. Можно показать, что по глубине протекания процесса поток идеального вытеснения — теоретически наилучший для всех процессов, скорость которых падает номере протекания процесса. [c.137]

Рис. 6.20. Влияние Твх на разогрев реагирующей смеси и достигаемую степень превращения при проведении обратимого экзотермического процесса в потоке полного смешения без теплообмена с внешней средой

Проведение обратимых экзотермических ХТП при оптимальной температуре в условиях отсутствия участков плавного разогрева реакционной смеси и перегрева ее выше Топт положительно сказывается на общей скорости процесса. В большинстве случаев эти факторы компенсируют снижение движущей силы процесса при протекании его в потоке полного смешения по сравнению с потоком идеального вытеснения. [c.110]

Секционирование реакционной зоны потока полного смешения позволяет также при необходимости поддерживать в каждой ступени каскада различные температуры. Например, экзотермические обратимые процессы можно проводить при температуре, оптимальной для каждой ступени. Анализ проведения ХТП при таких условиях будет рассмотрен в разд. 6.10.2 и 6.10.3. [c.114]

При проведении обратимой реакции первого порядка А <=> Я с константой скорости А = 4,8-10 3 -1 и константой равновесия Ар = 5,5 необходимо получать 4,5-Ю кмоль/с продукта Я. Для проведения процесса может быть использован единичный реактор смешения либо реактор смешения в схеме с фракционным рециклом (см. рис. 4.13). Стоимость исходного вещества А составляет 640 руб./кмоль, производственные затраты на обслуживание реактора - 8,4 руб./(мЗ-с), а на обслуживание разделительной установки оцениваются стоимостью возвратного вещества А и равны 140 руб./кмоль А. Концентрация вещества А в входном потоке равна 0,2 моль/л. Делительная установка полностью вьщеляет продукт, концентрация вещества А в рецикле составляет 0,2 моль/л. [c.146]

Другой вариант интегрального подхода. В этом варианте любая возможная схема разделения может быть получена при определенном соотнощении отборов промежуточных продуктов ректификацнок.чых колонн из схемы с обратимым смешением потоков, предложенной ранее [41]. Следует заметить, что пока работы по интегральному методу носят только методологический характер. По-видимому, решение практических задач интегральным методом будет наталкиваться на значительные трудности, связанные главным образом с большим объемом вычислении. Резкое возрастание объема вычислений по сравнению с другими методами обусловлено искусственным характером замены дискретной задачи синтеза непрерывной. Следует иметь в виду, что каждой возможной реальной схеме разделения будет, по-видимому, соответствовать локальный оптимум параметров оптимизации. Это является большим недостатком метода, чрезвычайно затрудняющим отыскание глобального оптимума. Кроме того, в процессе поиска оптимума неизбел<но будет производиться большое число заведомо излишних расчетов для схем с числом ректификационных колонн, значительно превышающим необходимое. [c.192]

Комплексы с обратимым смешением потоков были предложены в работе [41], как приближение к схеме термодинамически обратимого процесса ректификации многокомпонентных смесей в системе простых колонн. При этом пришлось отказаться от ряда общепринятых принципов ректификации многокомпонентных смесей, таких, как четкое разделение в каждой колонне по ключевым компонентам, являющимся соседними по летучести, наличие дефлегматора и кипятильника в каждой колонне и отсутствие тепловой связи между колоннами. На рис. У1-4 показан комплекс с обратимым смешением потоков для разделения трехкомпонентной зеотропной смеси. [c.197]

Из анализа термодинамических потерь в колонне следует, что основная часть их связана с протеканием процесса массообмена при больших движущих силах в средних зонах укрепляющей и исчерпывающей секций. Для уменьшения потерь, вызванных необратимостью массообмена, необходимо использовать термодинамически более совершенные процессы, например процесс неадиабатической ректификации, процесс адиабатического разделения с обратимым смешением потоков, [c.248]

Несколько более сложно автоматическое регулирование процесса для второго и третьего вариантов, поскольку в этом случае все колонны представляют собой одну взаимосвязанную систему. Если разделение проводится при атмосферном давлении, то термодинамическая эффективность вариантов II и III в некоторых случаях может снижаться вследствие гидравлического сопротивления системы. Например, в варианте Шб колонна ВС работает при повышенном давлении, что приводит к уменьшению относительных летучестей компонентов и увеличению температуры в кубе (это имеет значение при большом числе тарелок). Для того, чтобы и в этом случае полностью использовать термодинамические преимущества схемы с обратимым смешением потоков, необходимо применять новые типы тарелок, отличающиеся визюим гидравлическим сопротивлением. [c.274]

Разделение ксилолов — лишь один из примеров использования предлагаемого способа разделения. Наибольший термодинамический эффект можно получить, сочетая способ разделения при обратимом смешении потоков с неадиабатическим ведением процесса ректификации. Именно при предлагаемом методе разделения возможно наиболее эффективное использование различных вариантов неадиабатической ректификации. [c.275]

К комплексам с рекуперацией тепла условно относят все ректификационные комплексы, в которых снижение энергозатрат на разделение достигается в результате теплообмена между потоками и подвода тепла или холода на промежуточных между верхней и нижней изотермах, т.е. при температурах, которые находятся между температурами дистиллята и кубового продукта. К комплексам такого типа относятся комплексы с тепловым насосом. Они используются при малой разности температур между верхом и низом колонны (бдизкокипящая смесь), при больших флегмовых потоках и низких температурах верха колонны. Примером использования такого комплекса может служить разделение пропилена и пропана. Если температуры верха одной колонны и низа другой имеют достаточную положительную разность, то возможна организация теплообмена между конденсируюш1шися и испаряющимися потоками, что приводит к комплексам с теплообменом. Комплексы с промежуточным подводом тепла или холода и несколькими вводами сырья приближают процесс ректификации к термодинамически обратимому процессу Дальнейшее развитие этой тенденции связано с использованием комплексов с обратимым смешением потоков, схемы некоторых комплексов такого типа приведены на рис. 4.12,4.13. [c.189]

При обратимом разделении смеси термодинамические потери смешения потоков равны нулю, в связи с чем концентрации компонентов в потоках, направляемых на смешение, должны быть равными. В процессе совмещенной многоступенчатой конденсации и испарения этому требованию соответствует режим с равновесннм>1 встречными потоками со смежных совмещенных ступеней, раоомотренный в главе 2 (режим типа I). [c.81]

Таким образом, для односещионных колонн, продукты которых содержат все компоненты разделяемой смеси, фигуративные точки продуктов лежат на прямой, проходяш,ей через равновесную ноду жидкой фазы питания. Линейная зависимость концентраций компонентов в продуктах разделения от флегмового числа Н (или от парового числа 5) вытекает непосредственно из уравнений ( .1) — (У.2) при х 1в=Х1р (или х т = = Х1р). Таким образом, возможность осуществления процесса адиабатической ректификации идеальной смеси при наличии всех компонентов в продукте с сохранением одной зоны постоянных концентраций в секции б районе иитаппя при составе Х 1=Х1Р вытекает из сопоставления с процессом обратимой ректификации. Такой процесс адиабатической ректификации возможен, поскольку во всех сечениях колонны, кроме сечения питания, потоки пара и жидкости больше, чем в обратимом процессе с тем же составом продукта, т. е. движущая сила процесса ректификации (разность между равновесными и рабочими концентрациями) больше нуля. С другой стороны, инвариантность состава в зоне постоянных концентраций по отношению к флегмовому числу при рассматриваемых режимах (Х = Х1р) вытекает из принципа максимальной работы (энтропии) разделения при заданных энергозатратах. Если допустить, что Х1 фХ1Р, то возникнет термодинамическая необратимость при смешении потока питания с внутренними потоками колонны и работа разделения уменьшится. [c.153]

Рассмотрим кратко общие качественные закономерности ректификации идеальных смесей при конечной флегме в бесконечных колоннах [76]. Для анализа влияния флегмового (парового) числа на составы продуктов разделения зафиксируем величину отбора (D = onst). Из уравнений (V.1) и (V.2) следует, что с увеличением R при достаточно малых R(S) (первый класс фракционирования, x iB = x iH=Xip) фигуративные точки продуктов с постоянной скоростью удаляются от точки питания по прямой, проходящей через ноду жидкой фазы питания. При этих условиях сохраняется термодинамическая обратимость при смешении потоков в точке питания и сохраняют свою силу уравнения материального баланса и фазового равновесия в районе питания, выведенные для процесса обратимой ректификации. [c.158]

Грюнберг впервые предложил модель термодинамически обратимого процесса разделения многокомпонентной смеси. Эта модель затем была несколько уточнена . В схеме Грюнберга процесс характеризуется, во-первых, дифференциальным подводом энергии по высоте колонн и, во-вторых, тем, что в каждой секции каждой колонны исчерпывается только один компонент. Второе обстоятельство обеспечивает полную обратимость при смешении потоков в районе ввода питания каждой колонны. [c.172]

В пароводяных инжекторах осуществляется повышение давления жидкости за счет кинетической энергии струн пара, который в процессе смешения с жидкостью полностью конденсируется в ней. Особенностью этого процесса в отличие от процессов в других типах струйных аппаратов является возможность при определенных условиях повышения давления инжектируемой воды до значения, превышающего давление рабочего пара. Благодаря этому пароводяные инжекторы еще со средины XIX в. получили широкое распространение в качестве питательных насосов для небольших котельных и па-ровбзов. Низкий КПД этих аппаратов при этом не имел значения, так как теплота рабочего пара с питательной водой возвращалась в котел. Как показал проведенный анализ [481, при обратимом смешении давление смешанного потока в принципе может быть выше давления любого из взаимодействующих потоков только в том случае, когда прямая обратимого смешения в к, -диаграмме, соединяющая точки начального состояния взаимодействующих сред, проходит в области более высоких изобар по сравнению с изобарами начального состояния взаимодействующих сред. В струйных аппаратах при наличии необратимых потерь на удар при взаимодействии потоков с различными скоростями имеет место увеличение энтропии смешанного потока по сравнению с обратимым смешением, что приводит к снижению давления смешанного потока (см. рис. 2.3). [c.278]

Жидкофазный процесс описывается простой обратимой реакцией второго порядка А+В = Я + 8с константами скоростей ку = 0,12 мЗ/(кмоль-с) и / 2 = 0,05 мЗ/(кмоль-с). Потоки веществ А и В подаются в реактор раздельно с равными объемными скоростями и концентрациями Сдд = = 1,4 моль/л. Процесс проводится в реакторе идеального смешения объемом 0,1 м . Требуемая степень превращения вещества А равна 0,75Хрдц . [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология