Колонна смешения термодинамически обратимого

Рис. П-6. Схема колонны термодинамически обратимого смешения

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]

С другой стороны [42], был предложен и исследован более широкий класс ректификационных комплексов со связанными тепловыми потоками, частным случаем которых являются комплексы с обратимым смешением потоков. Для комплексов со связанными тепловыми потоками характерно то, что ключевыми в каждой двухсекционной колонне не обязательно являются крайние по летучести компоненты. В этом случае несколько возрастают затраты на разделение ввиду термодинамической необратимости при смешении потоков в точках питания, однако уменьшается число ректификационных секций и ступеней разделения. [c.200]

Для уменьшения термодинамической необратимости от смешения потоков в сечении ввода питания предлагается осуществлять разделение многокомпонентных смесей в колоннах со связанными тепловыми потоками или с обратимым смешением потоков (рис 1-8) [19]. Как видно из рисунка, предыдущая и последующая колонны связаны противоположно направленными паровыми и [c.24]

Применение ректификационных колонн со связанными тепловыми потоками позволяет не только уменьшить термодинамическую необратимость при смешении потоков, но и значительно снизить общие затраты тепла и холода. Независимо от числа получаемых продуктов технологические схемы с обратимым смешением потоков имеют всего лишь один дефлегматор и один кипятильник. Недостатком указанных схем по сравнению с обычными является увеличение числа тарелок, потребного для заданного разделения. [c.25]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология