Фазовое равновесие неидеальных

Предсказание фазового равновесия неидеальных смесей с учетом данных действующих ректификационных колонн и др. [c.231]

Точный термодинамический - расчет ректификации нефтяных смесей представляет довольно сложную вычислительную задачу из-за сложности технологических схем разделения, используемых в промышленности, большого числа тарелок в аппаратах, применения водяного пара или другого инертного агента, из-за необходимое дискретизации нефтяных смесей на большое число условны компонентов и вследствие нелинейного характера зависимости констант фазового равновесия компонентов и энтальпий потоков от температуры, давления и состава паровой и жидкой ф 1з, особенно для неидеальных смесей. Таким образом, основная сложность расчета ректификации нефтяных смесей заключается в высокой размерности общей системы нелинейных уравнений. В связи с этим для разработки надежного алгоритма расчета целесообразно понизить размерность общей системы уравнений, представив непрерывную смесь, состоящей из ограниченного числа условных [c.89]

Написанию предлагаемого труда также способствовала п успешно проводимая в последнее время молодым исследователем Л. А. Серафимовым работа на кафедре технологии основного органического синтеза. Эта работа, которая проводится на пилотных ректификационных установках непрерывного действия, посвящена изучению фазовых равновесий неидеальных многокомпонентных смесей. Ее цель — разработать быстрый [c.4]

Важным элементом, играющим существенную роль в теории парожидкостного фазового равновесия, является понятие коэффициента активности компонента неидеального раствора, определяемого аналогично введенному ранее коэффициенту фугитивности чистого вещества [c.42]

СРАВНИТЕЛЬНОЕ РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ НЕИДЕАЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ [c.28]

Сравнительное расчетное исследование методов определения коэффициентов фазового равновесия неидеальных углевого-родных смесей.....................28 [c.153]

Представлена программа фазового равновесия неидеальных смесей углеводородов, используемая в I очереди САПР "Нефтехим". [c.155]

Чаще всего при термодинамической обработке данных о фазовом равновесии неидеальность паровой фазы учитывается путем введения поправок к значениям коэффициентов активности компонентов конденсированной фазы, вычисленным в предположении, что пар является идеальным газом. Метод вычисления этих поправок был предложен Скетчардом и Раймондом [24]. [c.147]

Для математического моделирования фазовых равновесий неидеальных многокомпонентных смесей необходимо иметь возможность рассчитывать коэффициенты активности компонентов в зависимости от состава смеси. В последние годы в практике расчета на ЭВМ фазового равновесия жидкость — пар большое распространение получили уравнения, основанные на использовании концепции локальных концентраций . Эти уравнения содержат параметры только бинарных взаимодействий и легко обобщаются на многокомпонентные смеси. Поэтому ниже (табл. 1) приводятся экспериментальные данные по равновесиям жидкость — пар бинарных смесей, которые нам не удалось найти в литературе. Все эксперименты проводились при атмосферном давлении (в среднем 740 мм рт. ст.). [c.20]

На рис. 9.12 представлена типичная диаграмма фазовых равновесий неидеальной эвтектической системы. Выше кривых ликвидуса 1аЕ и расположена область жидкости (1). Из жидкости эвтектического состава [Е) изотермически кристаллизуются два твердых раствора а, обогащенный компонентом А, и р, в котором преобладает компонент В. Составы этих твердых растворов определяются точками О и Я линии ОН. Кривые ОК и НМ ограничивают область несмесимости (сосуществование кристаллов аир). [c.425]

В работе предложена достаточно простая и точная эмпирическая зависимость, описывающая кривую фазового равновесия неидеальных бинарных смесей. Она имеет вид [c.188]

Для того чтобы можно было воспользоваться соотношениями, справедливыми для идеальных систе м, при расчете фазового равновесия вводятся некоторые функции, характеризующие степень отклонения паровой и жидкой фаз от идеальных. Мерой отклонения жидкой фазы от закона Рауля является коэффициент активности, а паровой фазы — коэффициент летучести или фугитивности. Тогда условие фазового равновесия в неидеальных системах определяется соотношением [c.104]

В последующем изложении подробно рассмотрены характерные особенности фазового равновесия и процессов перегонки и ректификации неидеальных растворов, обладающих экстремальными точками на кривых кипения и конденсации, и растворов веществ, частично растворимых друг в друге. [c.13]

Величина кц характеризует отклонение в поведении смеси от идеального раствора из-за взаимодействия между -м и /-м компонентами, Таким образом, кц = О, если 1 = /, и кц ->0, если пары компонентов являются почти идеальными растворами. Если пары компонентов образуют неидеальные растворы, то величина кц может значительно отличаться от нуля. Основой для определения кц являются главным образом данные по фазовому равновесию бинарной смеси. [c.47]

Таким образом, накопление данных и их обработка должны проводиться с использованием пакета программ. В него входят собственно программы аппроксимации табличных данных, программы обработки данных по фазовому равновесию. Последние соответствуют последовательности подготовки данных, подлежащих записи в базу. Этот комплекс программ основан на алгоритмах проверки термодинамической совместимости равновесных данных, выбора уравнений для описания неидеальности фаз, определения параметров этих уравнений. [c.118]

Расчет фазового равновесия является одним из важнейших этапов расчета массообменных процессов, особенно, при решении задач проектирования, так как в этом случае определяется принципиальная возможность применения данного процесса для получения заданных продуктов. Поэтому априорное принятие допуш ений относительно поведения фаз недопустимо, так как может привести к заведомо неверным результатам расчета. Необходимо не только проводить проверку возможности принятия допуш,ения, но и производить выбор наиболее подходящего с точки зрения воспроизведения экспериментальных данных метода учета неидеальности фаз. В рамках рассматриваемой системы такой выбор соотношений для оценки неидеальности фаз производится на этапе исследования условий фазового равновесия. Например, применение метода функциональных групп позволяет до минимума сократить объем необходимых экспериментальных данных, а в большинстве, случаев и вовсе исключить их. [c.316]

Данные о парожидкостном равновесии бинарных смесей, необходимые для расчета фазового равновесия в многокомпонентных системах, являются специфическими для процессов разделения. Они размещаются в базе, названной Периферия . К этим данным относятся параметры корреляций для учета неидеальности жидкой фазы. Такая организация банка данных позволяет дополнять или заменять периферийную базу и, следовательно, специализировать систему на решение других классов задач химической технологии, не изменяя общей структуры банка. [c.97]

Задаются исходные данные количество и состав питания, число тарелок, свойства компонентов для расчета энтальпии, параметры уравнений для расчета фазового равновесия (в зависимости от применяемой модели для учета неидеальности фаз), КПД тарелок, параметр для оценки точности вычислений, ограничения на качество продуктов разделения и начальные значения температуры и парового потока с первой тарелки. [c.334]

При вычислении матрицы [ д,] может быть учтена неидеальность фазового равновесия путем подбора соответствующих корреляций для коэффициентов активности и летучести. [c.347]

При моделировании допускается различное математическое описание отдельных явлений процесса. Например, расчет фазового равновесия но коэффициентам относительной летучести или с учетом неидеальности жидкой и паровой фаз, расчет но теоретическим тарелкам или с учетом кинетики массопередачи, с учетом или без учета удерживающей способности колонны и т. д. Формирование конкретного пакета программ производится средствами ОС/ЕС на этапе редактирования. Диалоговый режим поддерживается системой разделения времени на основе языка директив. [c.398]

Ранее уже отмечалось, что все известные подходы к синтезу (не только систем разделения) используют в той или иной мере эвристические правила. Желательно,, чтобы эти правила основывались на законо.мерностях протекания процесса, имели универсальный характер и формализованное выражение. Обычно используемые эвристические правила большей частью относятся к разделению идеальных (или близких к идеальным) многокомпонентных смесей. Что касается сильно неидеальных смесей, то получение таких аксиом крайне затруднено и синтез схем должен проводиться (и проводится) на основе глубокого анализа условий фазового равновесия (см. гл. 4). [c.472]

Генерация схем производится с учетом выявленных ранее ограничений и оценок. Этапы, предшествующие непосредственно синтезу оптимальной схемы, позволяют сформировать список компонентов с учетом образования азеотропных смесей в процессе деления, добавления разделяющих агентов или избытка отдельных компонентов для обеспечения или исключения азеотропных условий, т. е. формализовать в некоторой степени этап синтеза, основанный на опыте и интуиции проектировщика. Список формируется также с учетом оригинальных разработок для разделения отдельных компонентов смеси и их физико-химических свойств. В результате этого выявляется стратегия целенаправленного поиска оптимальной схемы. Заметим, что список компонентов может отличаться от исходного питания по количеству, составу, числу компонентов. Непосредственно генерация вариантов схем заключается в анализе списка компонентов, выборе сечений и оценке получаемых схем, в том числе с учетом рекуперации тепла. Поскольку список компонентов формируется исходя из реальных условий протекания процесса (например, фазовое равновесие), математические модели должны воспроизводить эти условия. Однако если разделяемая смесь не содержит сильно неидеальные системы, то расчет можно проводить и по упрощенным методикам, поскольку такие системы чаще всего многовариантные. На рис. 2.10 схематически приведена взаимосвязь этапов синтеза. [c.142]

В общем случае математическое описание тарельчатой ректификационной колонны содержит следующие уравнения и соотношения уравнения материального и теплового покомпонентного баланса, соотношения для расчета условий фазового равновесия, уравнений для расчета кинетики массопередачи и уравнений для описания условий работы кипятильника и дефлегматора колонны. В зависимости от принимаемых допущений, которые диктуются конкретными условиями эксплуатации, степенью изученности отдельных явлений, а также назначением модели, описание может содержать различные по сложности и детализации соотношения для расчета условий фазового равновесия (например, учет неидеальности паровой и жидкой фаз) и кинетики массопередачи на тарелках. Рассмотрим описание колонны и составим програм- [c.366]

При термодинамической обработке данных о фазовом равновесии расхождение опытных и расчетных значений концентраций может быть обусловлено не только погрешностью эксперимента, но и неидеальностью паровой фазы. Последнее особенно суш ественно при высоких давлениях. Неидеальность паровой фазы чаще всего учитывается путем введения поправки к коэффициенту активности в предположении, что пар подчиняется законам идеальных газов. Если для описания зависимости объема газовой смеси от температуры, давления и состава воспользоваться уравнением состояния со вторым вириальным коэффициентом, то для расчета коэффициента активности компонента в бинарной смеси можно получить формулу [8] [c.75]

Обобщенные соотношения для расчета равновесия жидкость — нар в углеводородных смесях, развитые Чао и Сидером Известно, что для неидеальных газовых смесей и растворов константа фазового равновесия, помимо параметров состояния Т я Р, завпсит также от состава равновесных фаз. [c.45]

На стадии предпроектных исследований технологических систем ректификации неидеальных смесей и совмещенных процессов можно выделить две типовые задачи, требующие экспериментального получения информации. Это экспериментальные исследования фазовых равновесий в бинарных составляющих многокомпонентных смесей и экспериментальная проверка работоспособности колонн, режимы которых были определены расчетным путем. Для решения этих задач разработаны две компьютерные системы автоматизации экспериментальных исследований. Изготовлены опытные образцы систем. [c.15]

Вопрос о необходимой полноте математического описания процессов решается дифференцированно в зависимости от целей и задач проектирования. Так, при выборе схемы разделения целесообразно использовать приближенное математическое описание процессов при определении технологического режима и параметров разделения по отдельным аппаратам в большинстве случаев бывает достаточно применения точных термодинамических расчетов, т. е. методов расчета, основанных.на решении системы уравнений материального и теплового балансов и фазового равновесия. Кинетический расчет аппаратов, учитывающий влияние реальной. гидродинамической обстановки и конечных скоростей тепло-массопередачи на эффективность процесса, целесообразно использовать при таких условиях разделения, когда применение других методов расчета приводит к незначительным расхождениям с фактическими данными о работе промышленных колонн, например, при разделении сильно неидеальных смесей, при необходимости точного определения содержания примесных компонентов в продуктах, при уточнении нагрузок по сечениям колонны и т. д. [c.26]

Решение системы уравнений (П.36), (11.37), (11.45) относительно температуры при заданном давлении и составе одной из фаз производится методом последовательного приближения с использованием двух итерационных циклов — внутреннего (по константам равновесия компонентов смеси) и внешнего (по температуре). Принципиальные блок-схемы расчета температур фазовых превращений неидеальных многокомпонентных смесей представлены на рис. П-19. Последовательность расчета понятна из рисунка и не требует пояснений. [c.64]

Программа фазового равновесия неидеальных смесей углеводородов по методике Чао-Сидера [ ], используемая в I очереди системы автоматизированного проектирования (САПР "Нефтехим"), была применена для расчетов углеводородных смесей, включающих и индивидуальные углеводороды,и узкие нефтяные фракции. Зависимости для определения критических и других физико-химических свойств узких нефтяных фракг ций приведены выше. Материальный баланс узла сепарации катализатов установок гицроочистки на легком сырье отражен в табл.4. Из него следует, что разработанная программа позволяет более точно учесть распределение тяжелых компонентов в паровой и жидкой фазах по сравнению с методикой фазового равновесия идеальных смесей, используемой в проекте. [c.42]

Температура кипения сульфолана287° С (при нормальных условиях). Было предложено также несколько приборов для исследования фазового равновесия неидеальных систем с частично смешивающимися компонентами [19, 20]. [c.291]

Гораздо сложнее информационная модель физико-химических свойств компонентов и смесей. Эта модель должна содержать данные о свойствах отдельных веществ, причем как в виде таблиц, так и аппроксимационных зависимостей свойство— Т). Кроме того, для описания условий фазового равновесия (см. гл. 4) необходимо учитывать неидеальность фаз в частности, неидеальность жидкой фазы может описываться с помощью моделей Вильсона, НРТЛ и т. д. Для этого необходимы бинарные равновесные данные, которые хранятся в виде таблицы Состав первого компонента—состав второго компонента—температура—давление , а также в виде вектора параметров соответствующих уравнений. [c.214]

Многообразие вариантов расчета фазового равновесия обусловлено значительным различием свойств разделяемой смеси. Это различие находит отражение в алгоритмах расчета фазового равновесия. Применительно к массообменным процессам в настоящее время накоплен достаточный опыт по расчету равновесия в идеальных и неидеальных системах, однако применение точных моделей часто обусловлено отсутствием экспериментальных данных для оценки параметров корреляционных зависимостей тина уравнений Вильсона и НРТЛ для учета неидеальности жидкой фазы или вириального уравнения для оценки неидеальности паровой фазы. Отсутствие данных приводит к тому, что при расчетах принимаются упрощающие допущения, оценка которых даже не всегда возможна. К распространенным допущениям относительно расчета фазового равновесия относятся паровая (газовая) фаза подчиняется законам идеальных газов, что позволяет отказаться от учета неидеальности и обычно принимается для систем в диапазоне умеренных давлений жидкая фаза подчиняется законам идеальных растворов, что позволяет отказаться от учета неидеальности и определять константы равновесия через давление паров чистых компонентов (это допущение обычно принимается при определении равновесия систем, состоящих из компонентов с близкими свойствами, например членов [c.315]

Метод трехдиагональной матрицы оказывается малоэффективным при расчете ширококипящих и сильно неидеальных смесей. Возможно появление колебательности и даже отсутствие сходимости. Имеется целый ряд модификаций метода и, в частности, линеаризация уравнений фазового равновесия [59]. Если положить, что концентрация компонента в паровой фазе определяется количеством его жидкости, то при сохранении структуры матрицы существенно улучшается скорость сходимости решения. В этом с.пучае коэффициенты трехдиагональной матрицы вычисляются по формулам [c.341]

Физико-химические свойства многокомпонентных смесей, зависящие от температуры, давления, состава, и параметры бинарного взаимодействия компонентов обладают той характерной особенностью, что их количество при небольшом увеличении числа чистых компонентов быстро возрастает до больших объемов. Вследствие этого для хранения таких данных необходимо выбирать формы, позволяющие получить характеристики произвольной многокомпонентной смеси из составляющих для смесей возможно меньшей размерности, обладающей большей степенью общйости. Исходя из этого принято нецелесообразным хранить физико-химические свойства многокомпонентных смесей, а рассчитывать их с достаточной степенью точности но известным методикам на основе свойств чистых компонентов. Что касается параметров равновесия в бинарных системах, то для каждой пары компонентов хранятся только коэффициенты (два или три в зависимости от модели описания неидеальности жидкой фазы). Тем неменее разнообразие моделей описания фазового равновесия и их полуэмпирический характер часто не позволяют остановиться на какой-либо одной модели, вследствие чего наряду с коэффициентами предусмотрено хранение и экспериментальных табличных данных по фазовому равновесию в бинарных смесях в специальной базе на внешнем носителе типа магнитной ленты. [c.406]

Исходные данные. Параметры, необходимые для обработки экспериментальных данных по фазовому равновесию, большей частью находятся в базе данных Центр . Это зависимость давления нара чистых компонентов от температуры, параметры, необходимые для учета неидеальности паровой фазы (фактор ацентричности, критические параметры и т. д.). Для расчета параметров уравнения Вильсона или NRTL необходимы бинарные равновесные данные по каждой из пар, составляющих многокомпонентную смесь. В общем случае данные могут быть вида х—у—Р—Т, однако можно использовать и неполные данные о равновесии, а именно в) х Р (при Т = onst) б) х — Т Р — onst) в) коэффициенты активности при бесконечном разбавлении г) х—у—Р д) х—у—Т. [c.105]

ПаролбидкоСтНое рйвНовёСие. В зависимости От исхоДнМх Данных о физико-химических свойствах компонентов, а также данных по парон идкостному равновесию бинарных и многокомпонентных смесей возможно несколько вариантов расчета равновесия 1) при допущении постоянства коэффициентов относительной летучести компонентов 2) с учетом температурной зависимости констант фазового равновесия при допущении идеальности паровой и жидкой фаз 3) с учетом неидеальной жидкой фазы по уравнениям Маргулеса, Ван Лаара, Редлиха — Кистера, Вильсона [c.119]

Разумеется, для разделения близкокипящих компонентов и неидеальных смесей, не образующих азеотропа, можно подобрать ректификационные колонны эффективностью в 100 и более теоретических ступеней разделения, поскольку насадка с ВЭТС, равной 1—2 см, сейчас не является уже редкостью. Однако вместо применения колонн с 200 или даже 300 теоретическими ступенями разделения (относительная летучесть а = 1,03 — 1,02) такие смеси можно разделить, если воздействовать на фазовое равновесие в направлении повышения значений а и достижения более благоприятных условий разделения. В качестве примера рассмотрим экстрактивную ректификацию смеси близкокипящих компонентов н-гептан — метилциклогексан, для которых разность температур кипения составляет 2,7 °С (а = 1,075). При обычной ректификации с бесконечным флегмовым числом требуется 48 теоретических ступеней, чтобы сконцентрировать смесь от 15,3 до 95,4% (мол.). Если же в смесь добавить 70% (масс.) анилина, то такого же обогащения можно достигнуть при числе теоретических ступеней 12,4 и флегмовом числе V = 35. При этом относительная летучесть возрастает с 1,07 до 1,30 [35]. Если смесь является азеотропной, то чистые компоненты можно получить только с помощью селективного метода разделения. [c.301]

Фазовые равновесия жидкость — пар углеводородных смесей, особенно для легких углеводородов, были исследованы в более широких диапазонах температур и давлений, чем аналогичные свойства индивидуальных компонентов в неуглеводородных смесях. В жидкой фазе углеводороды действительно ведут себя не как идеальные растворы. Однако в большинстве случаев эти отклонения малы ио сравнению с отклонениями в смесях в которых одиим или несколькими компонентами являются иеуглеводородные вещества. В то же время углеводороды чаще используются при таких давлениях, когда воздейстиие давлеиия приводит к серьезным отклонениям от свойства идеальных растворов. По указанным причинам наибольшее внимание при рассмотрении неуглеводородных смесей уделяется рассмотрению неидеальных свойств жидкой фазы. [c.166]

Фазовое равновесие жидкость — пар неидеальной смеси показано на рис. 6 и 7. Результатом этого является лишь изгиб кривой (рис. 6) и пересечение линии у х кривой (рис. 7). В этой точке система представляет собой азеотроп-ную смесь, которая при рассмотрении равновесия жидкость — пар ведет себя как чистая система. В пеидеаль-ной системе значения К постоянных равновесия могут быть выражены как [c.167]

Задача № 17. Графоаналитический расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси (использование изобар-энталь-пий). Подготовка к выполнению ИРС. Умение студента применять три основных закона (сохранения массы, фазовое равновесие) для тех-нологкттуского расчета каскадных процессов с неидеальной селективностью. Усвоение метода доказательства закономерностей статики процессов - 6 часов. [c.277]

Температуры кипения и конденсации неидеальных многокомпонентных смесей зависят не только от состава рассматриваемой фазы, но и от состава другой фазы, находящейся с ней в равновесии. Поэтому они определяются уравнениями изотерм (П.36), (П.37) и условиями фазового равновесия многокомпонентной смеси в виде равенства фугитйвностей компонентов в обеих фазах [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология