Обратимая ректификация траектория

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ ОБРАТИМОЙ РЕКТИФИКАЦИИ [c.41]

Рис. П-5. Траектории пара н жидкости в концентрационном симплексе при обратимой ректификации

Поэтому, отрезок, соответствующий общему материальному балансу колонны, осуществляющей обратимую ректификацию, касается траектории дистилляции в фигуративной точке, соответствующей составу жидкой фазы питания Хр- [c.44]

Траектория термодинамически обратимой ректификации проходит так, что в каждой ее точке, соответствующей составу жидкой фазы, прямая, соединяющая эту точку и состав конечного продукта ректификации, направлена вдоль равновесной ноды жидкость — пар. Иными словами, траектория обратимой ректификации является геометрическим местом точек касания прямых, исходящих из точки конечного продукта (дистиллята или кубового остатка), и дистилляционных линий, покрывающих концентрационный симплекс разделяемой смеси. В продуктовой точке траектория обратимой ректификации и дистилля-ционная линия сливаются. [c.44]

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ОБРАТИМОЙ РЕКТИФИКАЦИИ И ЛОКАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ ТРАЕКТОРИЙ В ОКРЕСТНОСТИ ОСОБЫХ ТОЧЕК [c.44]

Следовательно, система уравнений равновесной конденсации и система уравнений обратимой ректификации в укрепляющей части колонны имеют одни и те же изолированные особые точки, которыми являются азеотропы различной размерности, и точки, соответствующие чистым компонентам. Так как согласно теории дифференциальных уравнений линейное подобие систем, установленное выще, предусматривает их топологическое подобие, то очевидно, системы траекторий обратимой ректификации укрепляющей части колонны реализуют особые точки только типа обобщенный узел и обобщенное седло. [c.46]

Рассмотрим вопрос о протяженности траекторий обратимой ректификации в случае отсутствия термодинамических ограничений. Допустим коэффициенты равновесного распределения компонентов в исходной смеси образуют следующий ряд [c.47]

Из уравнения (11.35) следует, что в произвольном сечении укрепляющей части колонны обратимой ректификации, работающей в режиме предельного разделения, отношение потоков жидкости и пара численно равно коэффициенту равновесного распределения самого тяжелолетучего компонента, отсутствующего в дистилляте. Коэффициент распределения Кп является переменной величиной при перемещении вдоль траектории ректификации, поэтому отнощение Ьв]Ув также переменная величина. С учетом соотнощения [c.49]

Вторым инвариантом траекторий обратимой ректификации в режиме предельного разделения является выражение для укрепляющей секции [c.50]

Графическое построение траектории обратимой ректификации для сложной колонны показано на рис. И.8. По условиям материального баланса и фазового равновесия в каждом сечении промежуточной секции нода жидкость — пар проходит через фигуративную точку приведенного верхнего продукта [c.54]

Рис. И-8. Траектория термодинамически обратимой ректификации для колонны с двумя питаниями

Графическое построение траектории обратимой ректификации для этого случая показано на рис. П-Ю. [c.55]

Рис. 11-10. Траектория термодинамически обратимой ректификации для колонны с промежуточным выводом продукта

Рис. П-И. Траектория термодинамически обратимой ректификации с полным исчерпыванием наиболее тяжелого компонента в промежуточном продукте

Траектория обратимой ректификации идеальных смесей имеет некоторые геометрические особенности. Из уравнений [c.59]

Из рассмотрения геометрических свойств траектории обратимой ректификации (см. гл. П, разд. 2) вытекают необходимые и достаточные условия осуществимости процесса обратимой ректификации неидеальной или азеотропной многокомпонентной смеси. [c.65]

Для многокомпонентных неидеальных и азеотропных смесей все точки траектории обратимой ректификации могут быть рассчитаны аналитически с использованием уравнений (11.46) и [c.66]

Проверка условия 2 является очень трудоемкой, поскольку требуется расчет всей траектории процесса обратимой ректификации. Поэтому для определения возможных составов продуктов разделения удобно использовать следующее более простое необходимое условие реализуемости процесса обратимой ректификации. [c.66]

Поскольку границы областей обратимой ректификации и областей ректификации при бесконечной флегме не совпадают, траектория обратимой ректификации в концентрационном пространстве может пересекать границы областей ректификации при бесконечной флегме. [c.68]

Если смесь зеотропна, но ее концентрационное пространство распадается на несколько областей обратимой ректификации, то траектория обратимой ректификации в концентрационном пространстве ограничена соответствующими а-многообразиями. [c.68]

Вместе с тем следует иметь в виду, что выражения (П.143) или (П.144) являются необходимыми, а не достаточными условия-ми осуществимости процесса обратимой ректификации (так же, как и условие принадлежности продуктовой точки и точки питания одной области обратимой ректификации). Условия (II.143) и (11.144) означают, что траектория обратимой ректификации существует как в окрестности точки питания, так и на границе симплекса в зоне исчерпывания компонента. [c.69]

ТРАЕКТОРИИ ОБРАТИМОЙ РЕКТИФИКАЦИИ АЗЕОТРОПНЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ПОЛНОМ ИСЧЕРПЫВАНИИ ОДНОГО ИЗ КОМПОНЕНТОВ В КАЖДОЙ СЕКЦИИ [c.69]

Настоящий раздел основан на расчетном эксперименте с помощью ЭВМ. Целью исследования было определение расположения пучков траекторий обратимой ректификации и изменения [c.69]

Для построения траекторий обратимой ректификации в концентрационном симплексе достаточно построить линии, во всех точках которых выражение (И.59) или (И.60) сохраняет постоянное значение. Поскольку при обратимой ректификации фигуративная точка питания лежит на траектории процесса (иначе возникла бы термодинамическая необратимость в районе ввода питания в колонну), одна и та же траектория соответствует всем возможным точкам питания, расположенным на ней. Вместе с тем каждая траектория соответствует определенной продуктовой точке, расположенной на границе концентрационного симплекса (для трехкомпонентных смесей — на стороне концентрационного треугольника). [c.70]

Следует отметить, что траектории обратимой ректификации с полным исчерпыванием компонента не могут пересекаться внутри концентрационного симплекса, поскольку выражения (П.59) и (П.60) во всех неособых точках могут иметь только одно значение. Из выражений (П.59) и (П.60) видно, что узловыми особыми точками для траекторий обратимой ректификации являются точки, в которых Ki = или Кп= и одновременно числитель выражений (И.59) и (П.60) обращается в ноль (такой точкой, в частности, всегда является верщина, соответствующая исчерпывающемуся компоненту). Вместе с тем одной и той же продуктовой точке может соответствовать более одной траектории обратимой ректификации. [c.70]

Все траектории отпарной секции являются истинными, т. е. процесс обратимой ректификации с полным исчерпыванием одного компонента в отпарной секции может быть осуществлен при любом составе питания. [c.73]

Проведенный анализ показывает, что структура пучков траекторий обратимой ректификации для укрепляющей и отпарной секций качественно отличается от структуры пучков с-линий и линий дистилляции (рис. II-—19,6) и носит более сложный характер. В отличие от пучков с-линий и линий дистилляции, имеющих по две узловых точки, пучки траекторий обратимой ректификации могут иметь одну узловую точку, две узловые точки или не иметь узловых точек. Пучки траекторий обратимой ректификации, имеющие две узловые точки, носят мнимый характер. Для пучков траекторий, не имеющих узловых точек, процесс может идти в двух направлениях. Пучки траекторий исчерпывания различных компонентов, заполняющие области обратимой ректификации, отделяются один от другого соответствующими а-линиями. Части пучков, заполняющие подобласти обратимой ректификации, отделяются одна от другой особыми траекториями сепаратрисами, соединяющими узел пучка и азеотроп, и траекториями, касательными к стороне концентрационного треугольника. Отметим также, что седло для с-линий и линий дистилляции может служить узлом для траекторий обратимой ректификации. [c.73]

Для анализа процесса обратимой ректификации важное значение имеет не только расположение траекторий, но и характер изменения потоков пара и жидкости по высоте, т. е. распределение зон подвода и отвода тепла по высоте колонны. [c.74]

Для большей части траекторий отпарной секции с исчерпыванием компонента 3 (в случае Xwi>0,023) имеется один минимум внутри концентрационного треугольника и один максимум в точке исчерпывания компонента 3. В процессе обратимой ректификации необходимо подводить тепло в нижнюю часть секции, отводить — из средней и снова подводить — в верхнюю. [c.77]

Каждая траектория отпарной секции с исчерпыванием компонента 2 имеет точку максимума потоков по высоте, показанную на рис. 11-21,0. Поскольку для каждой из этих траекторий процесс можно вести в двух различных направлениях, для одного из направлений процесса профиль потоков носит монотонный характер, а процесс требует подвода тепла по всей высоте секции. При противоположном направлении процесса необходимо подводить тепло в нижнюю часть секции и отводить из верхней. На траекториях этого пучка точки максимума потоков являются особыми точками процесса обратимой ректификации, поскольку при совпадении фигуративной точки питания с одной из этих точек процесс может идти в двух различных направлениях при одних и тех же условиях подвода тепла в райо- [c.77]

Рассмотрим разделение многокомпонентной смеси в верхней секции колонны в области обратимой ректификации, когда самым тяжелым является п-й компонент, В зоне нсчерпывания концентрация л-го компонента бесконечно мала, однако здесь, так же как и в точках траектории, расположенных внутри концентрационного симплекса, должно выполняться соотношение, вытекающее из условий материального баланса и фазового равновесия [c.68]

Из уравнения (П.143) следует, что зона исчерпывания компонента не совпадает с верхним концом колонны обратимой ректификации. Иными словами, траектория обратимой ректификации подходит к продуктовой точке, расположенной на границе концентрационного симплекса не изнутри этого симплекса, а по его границе. В точке выхода на границу симплекса должны удовлетворяться условия (П.143). Если на границе отсутствует точка, удовлетворяющая условиям (11,143), то полное исчерпывание компонента п в процессе ибрагимой ректификации невозможно, несмотря на то, что точки питания и верхнего продукта принадлежат одной области обратимой ректификации. Из приведенного ранее анализа необходимых и достаточных условий осуществимости процесса обратимой ректификации следует, что в этом случае отсутствует траектория, соединяющая точки питания и верхнего продукта и удовлетворяющая правилу касательных. [c.69]

Выражения (П.59) и (П.60) рассчитывались для всех точек концентрационного треугольника при определенном щаге по ис> м Xi и Х2- Для принятой упр0Щех1п0 1 модели фазового равновесия (Pi Р, — onst) расчет коэффициентов фазового равновесия, входящих в выражения (11.59) и (11.60), не требует итераций. По результатам расчетов строились пучки траекторий для укрепляющей и отпарной секций (рис. П-19). При этом надо иметь в виду, что траектория обратимой рсктификапии полной ректификационной колонны с заданным составом питания составляется из двух траекторий, соответствующих отдельным секциям и проходящих через фигуративную точку питания. Для сопоставления на рис. П-19,а даны пучки траекторий обратимой ректификации для укрепляющей секции идеальной смеси (летучесть компонентов возрастает в таком порядке 1, 2, 3), а на рис. П-19,б — пучок с-линий для рассматриваемой азеотропной [c.70]

Пучок траекторий исчерпывания компонента 3 (на траекториях указаны значения Х у1) имеет узел в вершине 3. Траектории имеют излом на стороне 1—2, далее часть траекторий идет с нааравленки к вершине 1, а часть к верши111 2 до соответствующих продуктовых точек. Точка азеотропа 12 играет роль седла для этого пучка, а траектория обратимой ректификации, соединяющая вершину 3 с азеотропом 12, — роль сепаратрисы. Эта траектория не имеет излома, а заканчивается в точке язептропа 12. Действительно, согласно формуле (11.60) в точке азеотропа 12. [c.72]

Для областей и подобластей обратимой ректификации, заполненных фиктивными пучками траекторий, отсутствуют точки исчерпывания соответствующего компонента. Однако фиктивные пучки траекторий могут возникать и при наличии точек исчерпывания компонента, если отсутствует концевой участок траектории, идущий по сторонс концентрационного треугольника причина этого состоит в том, что на этом участке имеется [c.73]

Точка касания линии Ai = onst для исчерпывающегося компонента с траекторией обратимой ректификации соответствует экстремуму /Сг вдоль траектории. На рис. П-19,в построена соответствующая линия min К, а на рис. П-19,г — линии min К2 и max Ki. Линия min К2 проходит через точку агз на стороне [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология