Распределение компонентов в ректификационной колонн

Проектный расчет ректификационной колонны. Для схемы процесса разделения исходной смеси компонентов (см. рис. 2.5) задача проектирования заключается в том, чтобы при заданных характеристиках питания (количество, состав, агрегатное состояние) и качестве продуктов разделения (концентрации одного или нескольких компонентов в кубовом продукте или дистиллате) определить технологические параметры процесса (распределение [c.146]

Так, например, при расчете ректификационных аппаратов спиртовой промышленности сложные смеси, содержащие более 40 компонентов, сводят к бинарной смеси этиловый спирт— вода. Это до некоторой степени обосновывается тем, что вода и этиловый спирт составляют по количеству свыше 99%. Поэтому присутствующие в системе примеси не оказывают решающего влияния на равновесие в этой системе. Однако такая замена не позволяет предсказать распределение примесей в колонне. [c.120]

В настоящей работе рассматривается подход к моделированию нестационарного процесса в ректификационной колонне, основанный на уравнении материального баланса колонны в целом и некоторой эмпирической закономерности распределения компонентов по высоте колонны в переходном режиме. Этот подход иллюстрируется на примере бинарной ректификации. [c.148]

На технико-экономические показатели и четкость погоноразделения ректификационной колонны, кроме ее разделительной способности, в значительной степени влияют физические свойства (молекулярная масса, плотность, температура кипения, летучесть и др.), компонентный состав, число (би- или многокомпонентный) и характер распределения (непрерывный, дискретный) компонентов перегоняемого сырья. В наиболее обобщенной форме разделительные свойства перегоняемого сырья принято выражать коэффициентом относительной летучести (аналогом коэффициенту разделения (селективности) в процессах экстракции). [c.199]

Распределение компонентов бинарной смеси по высоте ректификационной колонны наглядно показывает графическая модель Мак Кеб —Тиле [126], в которой, приняв количество паров (моль) по высоте колонны постоянным, рабочие линии (концентрации встречных потоков пара и жидкости) получаем прямыми в укрепляющей части колонны линия ВО (рис. 5.7), в исчерпывающей части колонны линия ЕВ. Минимальному флегмо-вому числу (обеспечивающему заданные концентрации вверху и внизу при бесконечном числе ступеней изменения концентраций) соответствует положение рабочих линий ЕС н С0 бесконечному флегмовому числу (отбор кубовой жидкости и дистиллята не производится) —ЕА я АО. При условии равенства концентраций жидкости, стекающей с укрепляющей части колонны, с концентрацией жидкости питания и подаче в колонну питания, подогретого до температуры кипения, геометрическим местом точек пересечения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей частей колонны является линия АВ (рнс. 5.8), При недогреве до температуры кипения питания точка пересечения рабочих линий лежит на линии АС и соответственно на линии АО при частичном перегреве питания, на линии АЕ при парообразном питании и на линии АН при питании перегретым паром. Положение линий пересечения описывается уравнением [127] [c.153]

Задача определения неизвестного коэффициента разделения смеси с помощью ректификационной колонны может быть решена также в опытах при нестационарном безотборном режиме. В период достижения стационарного состояния происходит непрерывное изменение концентрации смеси до тех пор, пока не будет достигнуто стационарное распределение по высоте колонны. Скорость изменения нестационарных концентраций при постоянной нагрузке зависит от величины а—1, что позволяет по временной зависимости концентрации вычислить а. Для того, чтобы концентрация паров, поступающих в колонну, оставалась по возможности постоянной, количество растворенного компонента в кубовой жидкости должно быть значительным по сравнению с количеством этого компонента в колонне. [c.27]

После этого рассчитывается материальный баланс соответствующего разделительного элемента. Если это декантатор, то рассчитывается равновесие жидкость — жидкость, если ректификационная колонна, то определяются соответствующие значения /)гр, / гр и составы продуктов разделения. Далее каждый из двух продуктов рассматривается, как исходная разделяемая смесь для всех разделителей своей ветви технологической схемы. Для всех этих разделителей используются те же методы определения количества и составов питания, что и для установок без распределения продуктовых компонентов. [c.233]

Как только принята определенная характеристика работы массообменной тарелки (например, эффективность, эквивалентная теоретической ступени разделения), задача расчета ректификационной колонны в целом становится математически однозначной. Поэтому не требуется никаких дополнительных допущений, которые, например, были вынуждены делать авторы приближенных способов расчета (допущения о постоянстве мольных потоков по колонне, о постоянстве температур по высоте секций, о паре компонентов, определяющих разделение сложной смеси и т, д. — см. главу И). В этом смысле расчет на машинах является точным (методы расчета изложены в главе П1). Поскольку можно разработать надежные методы итераций, которые обеспечивают сходимость расчета, нет нужды и в дополнительных допущениях, касающихся распределения компонентов в продукты разделения. [c.12]

Рис. 85. Распределение компонентов в жидкости по высоте верхней секции колонны (сплошная линия— конденсационно-отпарная колонна пунктирная линия—ректификационная колонна).

Как видно из рис. 85, распределение компонентов по высоте верхней секции в рассматриваемых схемах существенно отличается. Концентрация метана в средней и нижней частях укрепляющей секции ректификационной колонны приблизительно постоянна, что характерно для процесса разделения с получением компонентов более легких, чем легкий ключевой компонент. В укрепляющей же секции конденсационной колонны зона постоянной концентрации метана отсутствует. [c.285]

В основу успешно применяемых методов и программ расчета положены известные соотношения по расчету фазовых равновесий, как учитывающие неидеальность в жидкой и паровой фазах [Х], так и использующие допущение об идеальности нефтяных смесей [2-5]. С одной стороны, точность результатов зависит от учета всех факторов при расчетах температур кипения и распределения компонентов в жидкой и паровой фазах. С другой стороны, существенно увеличиваются затраты на поиски решения соответствующих нелинейных систем уравнений, многократно применяемых при расчете ректификационных колонн и тем более при расчете комплексов, включающих технологические схемы нефтеперерабатывающего оборудования. [c.43]

При разделении многокомпонентных смесей продуктов основного органического синтеза на индивидуальные вещества или фракции определенного состава в двухсекционных ректификационных колоннах, термодинамически возможное распределение компонентов между продуктами каждой колонны технологической схемы ректификации (ТСР) может быть различным в зависимости от соотношения отборов дистиллята и кубового остатка (заданного разделения). [c.53]

Распределение концентраций основных компонентов смесей углеводородов С4 по высоте экстрактивно-ректификационной колонны для разделения смесей бутана и бутилена-2 иллюстрируется рис. 115, на котором состав выражен в относительных молярных процентах углеводородов без учета наличия разделяющего агента. Из этого рисунка видно, что наибольшее изменение концентрации бутана и соответственно бутиленов происходит между 10 и 35-й тарелками. В этой области и располагается точка контроля. [c.325]

Совсем не обязательно, чтобы рассматриваемая разделительная система (рис. 110) состояла только из двух экстракторов. Например, если на первой колонне использован растворитель с более высокой температурой кипения, чем температуры кипения компонентов разделяемой смеси, то вторая разделительная установка может представлять собой выпарную ректификационную колонну. Эту колонну можно в дальнейшем рассматривать как эквивалент экстрактора, в котором гипотетический растворитель заменяет реальную паровую фазу. Количество этого растворителя соответствует количеству потребляемого в процессе тепла, а равновесие между паром и жидкостью можно охарактеризовать коэффициентами распределения между реальным и гипотетическим растворителями. Таким образом, выпарную-колонну можно рассматривать как экстрактор и при расчетах использовать обычные для экстракционных процессов понятия относительный расход растворителя , фазовые отношения и коэффициенты распределения (с теоретической точки зрения процессы экстракции и дистилляции во многом подобны [72]). [c.246]

Эти параметры процесса непосредственно связаны с распределением компонентов смеси по высоте ректификационной колонны, которое целесообразно предста- [c.104]

Кинетика явлений, протекающих в ректификационных колоннах, связывается в настоящее время с диффузионными, массообмен- ыми процессами [38]. На массообмен между контактирующи-мися паровой и жидкостной фазами, естественно, влияет разность температур, но она не является его первопричиной. Непрерывное нарушение равновесия между фазами происходит лз-за противотока жидкости и пара в разделительном аппарате. В результате контакта неравновесных по составу фаз возникает процесс массообмена, поскольку естественное распределение каждого компонента смеси направлено к выравниванию его химических потенциалов в системе жидкость—пар. Именно разность химических потенциалов является движущей силой процесса. При этом диффузионный поток каждого компонента через поверхность контакта будет направлен в сторону фазы с меньшим значением его химического потенциала. [c.10]

Смеси разделяются в ректификационной колонне в результате контакта и взаимодействия потоков стекающей по колонне жидкости и поднимающегося из испарителя пара, состоящих из одинаковых компонентов. Ректификация является массообменным (диффузионным) процессом. Противоточное движение фаз в ректификационной колонне вызывает нарушение равновесия между жидкостью и паром встречающимися в каждом сечении по высоте колонны. При контакте неравновесных по составу фаз происходит перераспределение компонентов смеси между фазами. Равновесие характеризуется равенством химических потенциалов распределяемого компонента в обеих сосуществующих фазах. Поэтому естественное распределение каждого компонента системы направлено к выравниванию его химических потенциалов в обеих контактирующих фазах. Разность химических потенциалов является движущей силой процесса, диффузионный поток данного компонента через поверхность контакта направляется в сторону фазы с меньшим значением его химического потенциала. [c.366]

Неравномерное распределение частиц по их размерам и плотности в различных по высоте зонах ПС существенно при анализе явления выноса (уноса) части дисперсной фазы из ПС, поскольку унос мелочи происходит в значительной степени из верхних участков слоя. В некотором отношении эффект сепарации частиц по высоте ПС аналогичен известному явлению распределения концентрации летучего компонента по высоте ректификационной колонны при разделении смеси капельных жидкостей различной летучести при этом мелкие частицы или частицы с меньшей плотностью при сепарации выступают аналогами более летучей жидкости, скорость псевдоожижающего агента - аналогом температуры кипения жидкой смеси, а возврат части мелкодисперсного материала в ПС имеет аналогию с потоком флегмы в процессах ректификации [6, 16]. [c.544]

Рис. IV.4. Схемы работы абсорбера (а), десорбера (е), ректификационной колонны (г) и абсорбционно-отпарной колонны (е) с распределением концентраций компонентов по высоте абсорбера (б) и ректификационной колонны (д)

Поверхность контакта фаз в ректификационных колоннах иногда организуется путем их заполнения насадкой однако неравномерное распределение жидкости по сечению колонны, свойственное наса-дочным колоннам, не обеспечивает надлежащей четкости разделения компонентов, особенно при большом диаметре колонны. Поэтому промышленные ректификационные колонны выполняют обычно с применением поперечных перегородок — тарелок, конструкция которых обеспечивает беспрепятственный переток флегмы с тарелки на тарелку и барботаж паров через образующийся на тарелках слой флегмы. [c.85]

Расчетам ректификации многокомпонентного сырья носвяп1 ено большое "шсло работ [10, И, 13—231. Требуемая погоноразделительная способность промышленных ректификационных колонн выделения зтилбензола и о-ксилола была рассчитана по методике, разработанной для разделения близкокиняш,их веш еств [23,241. Эта методика, применяемая при расчетах на электронно-вычислительных машинах, характеризуется следу-юш,ими основными положениями. Программа составлена для заданных условий разделения, т. е. когда определены требуемые чистоты и отборы продуктов. В этом случае распределение ключевых компонентов известно, а распределение других компонентов смеси уточняется при расчете. Расчет проводят сцособом от тарелки к тарелке с определением мольных концентраций компонентов жидкой и паровой фазы. Количество молей жидкости и пара по высоте секций колонны постоянно. Вследствие небольшого изменения температур относительные летучести компонентов принимали постоянными по высоте колонны. [c.78]

Делитель сложный разделяет входяший поток на два, но распределение компонентов между выходяшими потоками не будет одинаковым. Такой расчетный элемент ХТС представлен массообменными аппаратами (конденсатор, абсорбер, адсорбер, ректификационная колонна, экстрактор, сушилка, фильтр). [c.255]

Из теории ректификации известно, что распределение компонентов сложной смеси между ректификатом и остатком в простой ректификационной колонне (для сложной колонны АВТ - это укрепляюшая и отгонная секции между смежными дистиллятами) определяют три фактора свойства смеси (относительные летучести входящих в нее компонентов), число тарелок в колонне N J и флегмовое число ф - отношение количества орошаюшей жидкости к количеству ректификата данной простой колонны или секции. [c.381]

На опытно-промышленной колонне с 37 колпачковыми тарелками диаметром 300 мм изучено распределение концентрации компонентов живичных скипидаров при ректификации при различных флегмовых числах и нагрузках колонны по пару. Показано, что для получения технического пинена, свободного от Д -карена, укрепляющая часть колонны должна иметь около 30 тарелок. Сравнение распределения компонентов скипидара по высоте ректификационной колонны с распределением а-пинена и Л -карена при ректификации их бинарной смеси показало, что приравнение скипидара к бинарной смеси а-пннен—Д -карен при расчете колонны оправдано. [c.133]

Относительная летучесть большинства микропримесей в смеси-метанол— вода сильно зависит от концентрации основных компонентов и обычно тем выше, чем больше концентрация воды. Поэтому для управления процессом концентрирования мнкро-примесей важно знание и освоение методов воздействия на распределение ключевых компонентов метанола-сырца (метанола и воды) по высотам ректификационных колонн. [c.153]

Схемы с рециклами и с расгфеделением продуктовых ко.м-понентов не вносят принципиальных трудностей в использование общего алгоритма динамического программирования. Необходимо только на этапе ппредслення питания произвольных разделительных элементов произвести некоторые дополнительные расчеты материальных балансов. Такие расчеты необходимо провести для всех точек смешения, определяемых с помощью матрицы смешения, и для всех точек распределения продуктовых компонентов, определяемых с помощью матрицы разделения, К последним относятся, в частности, ректификационные колонны с распределяющимися компонентами и декантаторы, [c.232]

Используя эти положения, можно, например, качественно оценить области возможных изменений составов дистиллята и кубового остатка при непрерывной ректификации трехкомпонентной смеси, принадлежащей к любому из типов по классификации Гурикова, а в случае необходимости получить и количественные соотношения. Для заданного состава исходной смеси, подаваемой на разделение в ректификационную колонну непрерывного действия, ход дистилляционных линий позволяет оценить распределение компонентов между дистиллятом и кубовым остатком. Такой метод определения состава конечных продуктов при флегмовом числе, равном бесконечности, аналогичен методу, описанному в литературе и применяемому с той же целью для разделения идеальных многокомпонентных смесей в тарельчатых аппаратах [184]. Анализ, проведенный описанным выше методом, показывает, что все типы диаграмм, у которых М, т. е. число двойных азеотропов, принимает значения 1, 2, 3, существенно отличаются от диаграммы 1 типа нулевой группы, где М = 0. Причины такого различия заключаются прежде всего в том, что поле треугольника Гиббса у смесей с М О распадается на ряд областей, которые могут быть названы областями непрерывной ректификации, причем дистиллят и кубовый остаток всегда находятся в той же области, что и исходная смесь. Важным здесь является то, что разделение в случае, когда М О, определяется не двумя произвольными концентрациями, например, ключевых компонентов, а структурой самой диаграммы. [c.203]

При экстракции, проводимой по принципу противотока, движущей силой процесса массообмена является разность концентраций (аналогично при теплообмене движущей силой является разность температур). Так же как при теплообмене требуется возмохсно большая поверхность контакта (о теплообмене см. стр. 363 и сл,), при экстракции и абсорбции решающее значение имеет величина поверхности соприкосновения взаимодействующих сред. Отсюда ясно, что при проведении этих процессов надо стремиться к возхюжно более тесному соприкосновению твердого вещества и жидкости или газа и жидкости и тонкому распределению их друг в друге. Это может быть достигнуто применением насадки, перемешиванием, распылением (образование жидкостной завесы), а также образованием тонких пленок на вращающихся поверхностях 3 сепараторах (см. стр. 265). Колпачковые ректификационные колонны (стр. 127) являются идеальными устройствами для промывания газов жидкостями. Любой процесс ректификации в колонне основан на вымывай и и высококипящах компонентов конденсатом и получаемой флегмой по принципу противотока. Аналогичное значение имеет циркуляция при гидрогенизации и многих каталитических процессах, напри.мер в реакциях с участием ацетилена. При проведении реакций между твердыми веществами и жидкостями, как, например, при гидролизе древесины или при экстракции дубильной коры, нарезанной свеклы, лекарственного сырья и т. д., процесс ведут в одной колонне, заполненной твердым веществом, с послойным движением через него растворителя (принцип п е р к о л я ц и и) или в группе аппаратов с меняющейся последовательностью их включения (экстракционная, или диффузионная, батареи). [c.75]

Приведены результаты практического применения метода для расчета распределения компонентов тройной смеси гексан—гептан—толуол по выеоте пленочной ректификационной колонны. [c.109]

Значение энергосбережения при проектировании и реконструкции ректификационных установок не нуждается в обосновании. Наибольшее влияние на экономичность процесса ректификации оказывает его правильная организация, направленная на снижение источников термодинамических потерь, выбор наиболее эффективного распределения материальных и тепловых потоков, то есть выбор схемы разделения. Известно [1], что термодинамически идеальный процесс разделения в одной колонне достигается при подводе тепла по всей высоте исчерпывающей секции колонны и отводе тепла также по всей высоте укрепляющей секции ( идеальный каскад ). При этом достигается минимальный расход энергии, хотя одновременно возрастает и число тарелок необходимь[х для реализации заданного разделения (при флегмовом числе Л=<ю число тарелок возрастает в два раза). При разделении многокомпонентной смеси (МКС) огггимальнь оказывается проведение процесса в комплексе сложньк колонн с полностью связанными тепловыми н материальными потоками. При этом тепло подводится и отводится только в 2-х точках комплекса (система имеет 1 испаритель и I дефлегматор). Комплексы характеризуются большим суммарным количеством связанных секций и чрезвычайно большим суммарным числом тарелок. Изначально заложенная связь по материальным потокам при учете гидравлических сопротивлений вызывает необходимость выделения высококипящих компонентов при более высоких давлениях чем низкокипяших, что практически неприемлемо при разделении ширококипящих смесей, в том числе и нефтяных. Затруднительно также решение вопросов управления такими комплексами. Указанные причины делают проблематичным их использование [24]. Поэтому комплексы колонн, [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология