Обратимая ректификация колонны

Величина термодинамически минимальной работы разделения может быть получена иа анализа идеального процесса полностью обратимой ректификации [8,9]. Такая схема характеризуется бесконечным числом тарелок , высоким КПД контактных устройств и дифференцированным подводом тепла и холода по высоте колонн. [c.33]

Очевидно, что в реальных условиях термодинамически оптимальная СР должна быть максимально приближена к идеальной схеме полностью обратимой ректификации. Для этого требуется, в экономически допустимых пределах, увеличение числа контактных устройств, повышение их КПД путем оптимизации гидродинамического режима и разработки новых конструкций с высоким КПД и дифференцированный подвод тепла и холода в колонны. [c.34]

Рис. П-4. Схема колонны термодинамически 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]

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]

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]

Приведенные выше уравнения совместно с уравнениями фазового равновесия представляют собой полное математическое описание процесса обратимой ректификации в простой колонне, состоящей из двух секций и работающей в режиме предельно возможного разделения [19]. [c.50]

Рис. П-7. Схема колонны термодинамически обратимой ректификации с двумя вводами.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБРАТИМОЙ РЕКТИФИКАЦИИ В СЛОЖНЫХ КОЛОННАХ [c.54]

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

Рис. П-9, Схема колонны термодинамически обратимой ректификации с одним боковым погоном.

В соответствии с условием (11.97) процесс обратимой ректификации в сложной колонне с промежуточным выводом продукта выше питания может осущ,ествляться при наименьшей концентрации Хп — 0. В этом случае в секции выше вывода продукта Р отсутствует самый тяжелый га-й компонент и происходит исчерпывание (п—1)-го компонента. Для этой секции сохраняют силу уравнения верхней секции простой колонны, питанием которой служит пар, равновесный продукту Р. [c.55]

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

Определим, исходя из этого, условия в произвольном сечении у питания колонны обратимой ректификации [c.56]

Рнс. П-12. Схема колонны термодинамически обратимой ректификации с несколькими вводами питания и выводами промежуточных продуктов. [c.57]

При режиме предельно возможного разделения идеальных смесей в каждой секции колонны обратимой ректификации исчерпывается один компонент. [c.60]

Рис. 11.14. Схема полного разделения четырехкомпонентной идеальной смеси в процессе обратимой ректификации К-1—К-6— колонны.

Таким образом, общее число колонн обратимой ректификации, необходимое для разделения /г-компонентной смеси на компоненты, составляет [c.61]

Рис. П-16. Схема сложной колонны обратимой ректификации с последовательным исчерпыванием компонентов в промежуточных выводах продуктов.

Для дальнейшего анализа процесса ректификации интерес представляет рассмотрение обратимой ректификации в сложных колоннах с несколькими выводами продуктов и последовательным исчерпыванием компонентов. Такие колонны можно получить из системы колонн, изображенной на рис. 11.14, если образовать укрепляющую секцию сложной колонны из всех укрепляющих секций тех простых колонн, в которых последовательно исчерпываются п-й, (п—1)-й, п—2)-й и т.д. компоненты разделяемой смеси, а отпарную секцию — из всех отпарных секций тех простых колонн, в которых последовательно исчерпываются 1-й, 2-й, 3-й и т.д. компоненты разделяемой смеси. Сложная колонна, образованная таким способом, изображена на рис. П-16. [c.61]

Согласно приведенному выводу полученное выражение определяет изменение энтропии источников и приемников тепла при термодинамически обратимой ректификации, описываемой уравнениями (11.106) — (11.115). С другой стороны изменение энтропии идеальных потоков определяется этим же выражением (11.133) с противоположным знаком. Таким образом, суммарное изменение энтропии в обратимо работающей ректификационной колонне, в источниках и в приемниках тепла равно нулю. [c.64]

Для бинарной смеси с экстремумом коэффициента фазового равновесия тяжелого компонента (рис. 11.17, а, б) величина парового и жидкостного потока в верхней секции колонны обратимой ректификации в соответствии с уравнениями (11.43) и (11.44) проходит через экстремум, если в точке пита- [c.64]

Рис. П-18. Схема колонны обратимой ректификации с про-межуточным подводом и отводом тепла в верхней секции. I—

В точке верхнего (нижнего) продукта колонны обратимой ректификации 1) должны удовлетворяться уравнения (П.69) и [c.66]

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]

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]

Рис. П-21. Профили потоков по высоте колонны обратимой ректификации

Реким термодинамически обратимой ректификации в простой колонне с одним дефлегматором и одним кипятильником даже на бесконечном числе тарелок в принципе невозможен. Путем конструктивных усложнений дефлегматора и кипятильника мокно уменьшить необратимость прог(всса [6]. Необратимость можно уменьшить также путем организации промежуточного ввода ф.легмы, применения разрезных колонн, тепловых насосов и других схемных усовершенствований (1,4,9,24]. [c.80]

Теоретическое исследование, проведенное в неразрывной связи с анализом структурных особенностей концентрационного пространства, позволило установить общие качественные закономерности ряда предельных режимов ректификации, таких как режимы обратимой ректификации и бесконечной разделительной способности (бесконечная флегма в бесконечных колоннах), а также режимы минимальной и полной флегмы. Детальный анализ первых двух режимов имеог осибенао важное значение, поскольку он в значительной степени расширяет и уточняет наши представления о возможностях и ограничениях процесса ректификации. Наряду с качественными закономерностями даны методы расчета предельных режимов. [c.11]

Для однозначяого определения режима обратимой ректификации в колонне с промежуточным выводом необходимо задать величину Р и в качестве параметра, определяющего сечение вывода —х или Хп так, чтобы выполнялись условия [c.55]

Если бинарная смесь имеет азеотроп (рис. П-17в, г) и концентрация компонента 1 в точке питания меньше, чем в точке азеотропа, то в верхней секции колонны обратимой ректификации с полным исчерпызаннем компонента величина потоков пара и жидкости в соответствии с уравнениями (П.43) и (П.44) становится отрицательной после перехода через точку азеотропа. Это следует из того, что индекс п в уравнениях (П.43) и (П.44) относится к компоненту с наименьшим значением коэффициента фазового равновесия при составе и температуре в точке питания. Отрицательные значения потоков соответствуют неестественному направлению их движения, т. е. сверху вниз для пара и снизу вверх для жидкости. В связи с этим, точка бинарного азетропа является термодинамическим ограничением процесса бинарной обратимой ректификации, и процесс полного разделения смеси на компоненты в этом случае невозможен. [c.65]

Некоторая точка концентрационного пространства может быть точкой верхнего (нижнего) продукта в колонне обратимой ректификации с заданным питанием в том и только в том случае, если 1) эта точка лежит на одной прямой с нодой питания [c.65]

Для неидеальных и азеотропных смесей укладка линий дис-тиляции носит сложный характер, вследствие чего условие 2 не всегда выполняется. Это означает, что внутри концентрационного пространства имеются некоторые многообразия, ограничивающие процесс термодинамически обратимой ректификации. В этом случае полное исчерпывание того или иного компонента в секции колонны обратимой ректификации не может быть достигнуто. [c.66]

Необходимое условие осуществимости процесса обратимой ректификации с исчерпыванием крайних по летучести компонентов можно сформулировать следующим образом точка верхнего (нижнего) продукта колонны обратимой ректификации должна, во-первых, лежать на одной прямой с нодой жидкой фазы питания и, во-вторых, принадлежать одной области обратимой ректификации верхней (нижней) секции с точкой питания. [c.67]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология