Классы фракционирования

Режим, близкий к граничному для первого класса фракционирования, с почти полным исчерпыванием компонента в отпарной секции и пересечением границы области ректификации был воспроизведен путем потарелочного расчета от точки кубового продукта к точке питания для азеотропной смеси ацетон—хлороформ — бензол (один бинарный отрицательный азеотроп ацетон — хлороформ) [66]. Здесь же, а также в работе [77] указывалось на возможность одновременного исчерпывания двух компонентов, если их коэффициенты фазового равновесия в точке питания равны. В работе [78] приведен пример потарелочного расчета режима минимальной флегмы для второго класса фракционирования в отпарной секции с получением в качестве продукта воды из азеотропной смеси метанол 1) — изопропанол (2) — вода (5) (один бинарный положительный азеотроп изопропанол — вода). [c.167]

В отличие от ректификации бинарных систем здесь имеется еще одна особенность, которую также приходится учитывать при расчете, В процессе ректификации многокомпонентных систем различают два класса фракционирования. [c.366]

Необходимо указать, что при наличии нескольких областей ректификации с криволинейными границами существуют режимы, для которых не удается добиться сходимости при использовании описанных выше методов. К ним относятся режимы второго класса фракционирования при значениях отборов D и не обеспечивающих выделение чистых компонентов или азеотропов в качестве продуктов разделения. Несмотря на то, что такие режимы не имеют большого практического значения, этот факт говорит о сложности моделирования подобных систем и о необходимости проведения дальнейших исследований в этой области. [c.113]

Обычно различные режимы ректификации в бесконечных колоннах при конечной флегме подразделяют на два класса фракционирования. К первому относят режимы, при которых в обоих продуктах разделения содержатся все компоненты разделяемой смеси, а ко второму — все остальные режимы. [c.157]

Введем также понятие третьего класса фракционирования. [c.158]

Как показано в разделе 2 данной главы, при этих условиях дальнейшее увеличение флегмового числа не приводит к изменению составов продуктов разделения идеальных смесей. Изменяются только траектории ректификации и составы в зонах постоянных концентраций. Однако для неидеальных и азеотропных смесей при третьем классе фракционирования могут изменяться и составы продуктов разделения. [c.158]

Из анализа, проведенного в разделе 2 данной главы, следует, что при предельном режиме первого класса фракционирования в одной из секций (а при режиме с обратимым смешением потоков — в обеих секциях) появляются новые зоны постоянных концентраций с числом компонентов [п—1). При этом старые зоны постоянных концентраций в районе питания сохраняются (колонна имеет три или четыре зоны постоянных концентраций). [c.159]

При дальнейшем увеличении флегмового числа продуктовые точки перемещаются по параллельным прямым таким образом, что в верхнем продукте постепенно исчерпываются тяжелые компоненты, а в нижнем — легкие до тех пор, пока не останется только один распределяющийся компонент (или ни одного). Такой режим является предельным режимом второго класса фракционирования. [c.159]

Таким образом, с увеличением Я уменьшается суммарная размерность граничных элементов концентрационного симплекса, которым принадлежат продуктовые точки. При первом классе фракционирования эта размерность равна 2 (и—1), при третьем классе (п—1) или п—2). [c.159]

При первом классе фракционирования процесс не отличается от ректификации зеотропных смесей и наиболее близок к режиму обратимой ректификации. [c.164]

В двух рассмотренных случаях как процесс адиабатической ректификации при минимальной флегме, так и процесс обратимой ректификации не имеют термодинамических ограничений внутри концентрационного симплекса, т. е. для обоих процессов возможно полное исчерпывание соответствующих компонентов. Условия типов 1 и 2 были детально исследованы [45] в процессе анализа пучков траекторий обратимой ректификации для условий азеотропной смеси (см. разд. 14 и 15, гл. II). Если при обратимой ректификации потоки пара и жидкости в питании и в точке исчерпывания компонента одинаковы, траектория адиабатической ректификации при граничном режиме первого класса фракционирования проходит через эти две точки. [c.165]

На рис. П-19,в,г проведены линии (VI), в точках которых потоки на соответствующих траекториях обратимой ректификации такие же, как в точках исчерпывания компонентов. Для составов питания, расположенных на этих линиях, траектории обратимой ректификации и ректификации при граничном режиме первого класса фракционирования минимальной флегмы очень [c.166]

Отметим, что потарелочное воспроизведение второго класса фракционирования связано с большими вычислительными трудностями. Расчет необходимо проводить от сечения питания к [c.167]

Рассмотрим оставшиеся два качественно различных типа образования новой зоны постоянных концентраций при граничном режиме первого класса фракционирования. Эти типы принципиально новые, поскольку они не встречаются для идеальных смесей. Их особенность заключается в том, что новая зона постоянных концентраций возникает без исчерпывания компонента. В обоих случаях процесс ректификации наталкивается на термодинамические ограничения. В одном случае на ограничение наталкивается процесс обратимой ректификации, а процесс адиабатической ректификации возможен (третий тип образования новой зоны постоянных концентраций). В другом случае, наоборот, на ограничение наталкивается процесс адиабатической ректификации, а процесс обратимой ректификации возможен (четвертый тип образования новой зоны постоянных концентраций). Оба эти случая хорошо иллюстрирует график, приведенный на рпс. 11-19,г (см. разд. 14 гл. и). Если точка питания лежит в области обратимой ректификации укрепляющей секции, где наиболее тяжелым является компонент 2, то на ограничение (а12-линию) наталкивается процесс обратимой ректификации (третий тип). Если точка питания лежит в области обратимой ректификации укрепляющей секции, где наиболее тяжелым является компонент 1, и расположена выше линии VI, то на ограничение наталкивается процесс адиабатической ректификации (четвертый тип), поскольку, как указывалось выше, для этой области в точках исчерпывания компонента I при обратимой ректификации потоки пара и жидкости больше, чем в точке питания. [c.170]

При граничном режиме первого класса фракционирования в колонне имеются две зоны постоянных концентраций с одинаковым числом компонентов. Условия в этих зонах те же, что и в обратимом или частично обратимом режиме при том же составе продукта. Поэтому точки этих двух зон в концентрационном симплексе должны лежать на одной траектории обратимой ректификации. Заметим, что в случае исчерпывания компо- [c.170]

Если рассмотреть адиабатическую колонну в режиме минимальной флегмы с той же точкой питания и той же продуктовой точкой, то этот режим ректификации будет соответствовать граничному режиму первого класса фракционирования. При этом сечение максимума потоков при обратимой ректификации будет соответствовать новой зоне постоянных концентра- [c.175]

Таким образом, явление, характерное для азеотропных смесей при первом классе фракционирования, т. е. в ( —1)-мерном концентрационном пространстве, имеет место и при втором классе фракционирования, т. е. в подпространствах концентрационного пространства. [c.178]

Существенно отличается поведение азеотропных смесей от поведения идеальных при третьем классе фракционирования [75, 80, 81]. Это объясняется своеобразием укладки пучков линий дистилляции азеотропных смесей и несовпадением термодинамических ограничений при конечной и бесконечной флегме. Если составы продуктов, соответствующие последнему граничному значению Я и бесконечной разделительной способности не совпадают, то при третьем классе фракционирования продуктовые точки перемещаются в концентрационном симплексе с увеличением флегмы. [c.178]

С — точка пересечения прямой, проходящей через ноду жидкость — пар питания, с границей области обратимой ректификации — то же, со стороной треугольника В — точ-новой зоны постоянных концентраций А — точка верхнего продукта при граничном режиме первого класса фракционирования В, и Л1 — положения точек В и Л в процессе [c.182]

На рис. У1-7,(3 показано применение другого принципа разделения— разделения с распределяющимся компонентом. В первой колонне используется предельный режим первого класса фракционирования — режим с обратимым смешением потоков. [c.206]

Кондратьев А.А. Однократное испарение диркретно-непрерыв-ной смеси и режим минимального орошения в первом классе фракционирования // Доклады нефтехимичеекой секции,. Уфв, Уфим. нефт. ин-т, I97I. С.203-208. [c.147]

К первому классу фракционирования будем относить режимы, при которых зоны постоянных концентраций обеих секций примыкают к сечению питания, а составы в этих зонах равны составам равновесных фаз питания (при этом в обЬих продуктах содержатся все компоненты). Это определе- [c.157]

К третьему классу фракционирования будем относить ректификацию при флегмовых (паровых) числах, больших, чем те, при которых и заданном отборе в продуктах разделения содержится только один (а при определенных отборах ни одного) распределяющийся компонент. [c.158]

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]

Предельный режим первого класса фракционирования соответствует условиям, когда при увеличении R S) одна или обе продуктовые точки выходят на гиперграни концентрационного симплекса. Режим, при котором обе продуктовые точки одновременно выходят на гиперграни симплекса, имеет место при определенном значении отбора D. Поскольку этот режим имеет особое значение, будем называть его режимом с обратимым смешением потоков, а соответствующие параметры — обозначать Вобр и обр (5обр). [c.158]

Если 0<Ообр, то при предельном режиме первого класса фракционирования в верхнем продукте исчерпывается л-й компонент, а в нижнем — остаются все компоненты. При этом сохраняют свою силу уравнения (У.8) и (У.9). Если 0>Ообр, то в нижнем продукте исчерпывается первый компонент, а в верхнем — остаются все компоненты. При этом сохраняют свою силу уравнения (У.8) и (У.Ю). [c.159]

При дальнейшем увеличении флегмового числа имеет место второй класс фракционирования. Если, например, /ХОобр, то зона постоянных концентраций в верхней секции в районе питания исчезает, а вторая зона сохраняет свой согтяв Точка верхнего продукта начинает перемещаться с постоянной скоростью по прямой, проходящей через ноду второй зоны постоянных концентраций верхней секции, а точка нижнего продукта — по параллельной прямой. При этом зона постоянных концентраций в нижней секции продолжает располагаться в районе питания, но состав в этой зоне все время изменяется. [c.159]

Таким образом, для трехкомпонеитных азеотропных смесей при определенных составах питания возможно выделение чистого компонента в качестве продукта при предельном режиме первого класса фракционирования. При этом в точке питания сохраняются условия термодинамической обратимости при смешении потоков, т. е. составы в колонне совпадают с составами равновесных фаз питания. В рассматриваемом случае при граничном режиме в одной секции одновременно имеются три зоны постоянных концентраций в точке питания, в точке выхода траектории на сторону концентрационного треугольника и в точке продукта, совпадаюш ей с вершиной треугольника. [c.165]

Для иллюстрации условий типа 2 достаточно рассмотреть точку питания на линии (см. рис. П-19,г). При граничном режиме первого класса фракционирования в отпарной секции продуктовая точка совпадает с вершиной 1, а точка исчерпывания компонента 2 лежит на стороне 1—3 между сгз-точкой и точкой пересечения линии постоянства коэффициента фазового равновесия компонента 2, проходящей через точку питания со стороной 1—3. Исчерпывание компонента 2 при минимальной флагме в данном случае возможно, поскольку при обратимой ректификации в точке исчерпывания потоки меньше, чем в точке питания. [c.167]

Если рассматривать процесс при 7 > гр, т. е. во втором классе фракционирования, то для анализа этого процесса можно снова использовать обратимую ректификацию. Сечение новой зоны можно рассматривать как сечение питания. Тогда для Бтирого класса фракционирования аналиа возникновения следующей зоны постоянных концентраций при увеличении не отличается от проведенного выше анализа для первого класса фракционирования (рис. У-12,б). Такой анализ приводит к многократному возникновению новых зон постоянных концентраций при увеличении / , При этом продуктовая точка стремится к вершине 3 (см. рис. П-19,в). Отметим, что для бинарной смеси с экстремумом коэффициента фазового равновесия одного из компонентов (см. рис. И,17,6) состав в новой зоне постоянных концентраций в окрестностях точки перегиба кривой у(х) меняется непрерывно при увеличении и приближении продуктовой точки к точке состава чистого компонента. [c.176]

Рис. V-14. Диаграмма области возможных составов продуктов разделения для азеотропной смеси при первом и втором классах фракционирования d,, di — точки верхнего продукта при граничных режимах первого и второго классов фракционирозапия соответственно W,, — точки нижнего продукта прп тех же режимах НЗ , нз —новые зоны постоянных концентрация при граничном режиме первого класса фракционирования / — граница области ректификации //— аи-линия II — агз-линпя /1 —линия равенства потоков в точках питания н исчерпывания компонента при обратимой ректификации соответственно V — траектория обратимой ректификации в укрепляющей секции VI — траектория обратимой ректификации в отпарной секции У//— линия материального баланса при первом классе фракционирования VIII, IX — линии материального баланса в граничных режимах второго класса фракционирования.

Рассмотрим третий класс фракционирования. Если при граничном режиме второго класса фракционирования точка верхнего продукта лежит на отрезке ( 1 2 Ообр, 5 = 5 гр), то при дальнейшем увеличении флегмового (парового) числа точка верхнего продукта должна перемещаться к границе области ректификации (линия /). Если при граничном режиме второго класса фракционирования (при 5=5 гр), продуктовыми точками являются точки 2 и /, т. е. осуществляется разделение (2,3 1), то при бесконечной флагме зона постоянных концентраций имеет состав седловой особой точки 12. [c.180]

Для выбора оптимальной тарелки питания существенное значение имеет следующая качественная закономерность если линии дистилляции имеют 5-образный характер, то ректификацией в колонне с обратимым смешением потоков в питании из смеси можно выделить чистый компонент, причем такой режим является оптимальным [182]. Этот вопрос был исследован специально. Следует заметить, что для идеальных смесей режим с обратимым смешением потоков в питании соответствует первому классу фракционирования и в предельном случае возможен при исчерпывании крайних по летучести компонентов в соответствующих продуктах (см. гл. V). Для идеальных многокомпонентных смесей невозможность выделения чистого компонента в бесконечной колонне с обратимым смешением потоков в питании вытекает из того факта, что внутри концентрационного симплекса отсутствуют точки, в которых коэффициенты фазового равиовесня всех компонентов, кроме выделяемого, равны между собой [44]. Действительно, если допустить, что состав в зоне постоянных концентраций в районе питания равен составу сырья, то при выделении в дистиллят первого компонента из уравнения материального баланса укрепляющей секцией следует [c.289]

Термодинамические потери при многокомпонентной ректификации, как будет показано в настоящей главе, зависят от условий разделения смеси, т. е. от классов фракционирования. Известно, что при первом классе фракционирования все компоненты смеси находятся как в дистилляте, так и в кубовом остатке. При втором классе некоторые компоненты разделяемой смеси практически полностью переходят либо в дистиллят, либо в кубовую фракцию. Независимо от услов1ИЙ разделения (классов фракционирования) минимально необходимая работа, которую надо затратить при полностью обратимом процессе, равна, как известно [c.160]

Особенностью многокомпонентной ректификации (по сравнению с бинарной) при втором классе фракционирования является наличие дополнительного роста необратимости, обусловленного конечными концентрационными и, следовательно, температурными напорами в районе подачи иитавия (даже в случае аппарата неограниченных размеров). Действительно, можно показать, что для многокомпонентной смеси условия равновесия и равенства составов питающей жидкости (или паров) на тарелке питанйя. нельзя совместить с условиями материального баланса по колонне. [c.161]

Обе предпосылки Хазелдена являются, на наш взгляд, ошибочными. В предложенных им схемах работа разделения заведомо больше минимальной, так как при извлечении чистых компонентов из многокомпонентной смеси (второй класс фракционирования) неизбежно происходит возрастание энтролии при смешении потоков в районе питания. С другой стороны, нами показано (см. главу УИ), что в схемах, содержащих только колонны, в которых извлекают лишь самый легко- и самый труднолетучий компоненты (первый класс фракционирования), суммарное количество передаваемого тепла и холода значительно меныпе, чем н обычных схемах рачдрления [c.173]

При втором классе фракционирования требуется осуществить четкое разделение, при котором в дистилляте содержится небольшое количество тяжелого ключевого компонента. В этом случае, если даже для самого тяжелопо компонента с ,=0, в сечении, где присутствует этот компонент, равновесие невозможно. [c.194]

Другими словами, в общем случае, когда в разделяемой смеси содержатся компоненты более легкие, чем ключевой лег колетучий, и более тяжелые, чем ключевой труднолетучий, зоны необратимого масоообмена возникают при втором классе фракционирования в районе, прилегающем к месту подачи питания. [c.195]