Смешение потоков обратимое

Кондратьев A.A., Ахмадеев М.Г. Крайние режимы ректификации с обратимым смешением потоков. Проблемы нефтепереработки и нефтехимии // Тезисы к научно-производственной конференции. - Уфа. - 1973. - с. 7-9. [c.108]

ПРОЦЕСС ОБРАТИМОГО СМЕШЕНИЯ ПОТОКОВ [c.52]

Для понимания сущности процесса обратимой ректификации интересно сопоставить его с обратным ему гипотетическим процессом обратимого смешения потоков разного состава [19]. Запишем условия материального баланса и фазо- [c.52]

Выражение для изменения энтропии можно получить непосредственно из математического описания процесса обратимой ректификации [38—39] или обратимого смешения потоков. [c.62]

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]

В промышленных установках в настоящее время используются не все теоретически возможные варианты разделения. Как правило, используются только варианты четкого разделения в каждой колонне, когда ключевыми являются два наиболее близких по летучести компонента. Помимо того, для азеотропных и гетероазеотропных смесей используются варианты выделения азеотропа или гетероазеотропа в качестве продукта. Варианты с несколькими распределяющимися компонентами для зеотропных смесей (режим с обратимым смешением потоков в питании) или варианты с пересечением границы области ректификации траекторией процесса для азеотропных смесей не используются. [c.185]

Комплексы с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками [c.197]

Еще большие термодинамические преимущества и еще большее приближение к обратимому процессу ректификации можно получить при сочетании комплексов с обратимым смешением потоков и комплексов с неадиабатическим ведением процесса ректификации (промежуточный подвод тепла и холода). [c.198]

В комплексах с обратимым смешением потоков оптимальное распределение компонентов с промежуточными летучестями в [c.198]

Расчеты, проведенные для конкретных промышленных смесей, также показали значительные энергетические преимущества комплексов с обратимым смешением потоков. [c.199]

Суммарное количество испаряемой жидкости на 100 молей сырья при обычной схеме составляет 579 молей, а при использовании комплекса с обратимым смешением потоков — 255 молей, т. е. на 44% меньше. [c.199]

Еще больший энергетический выигрыш от применения комплексов с обратимым смешением потоков можно получить при разделении смеси на четыре продукта и более. [c.199]

Практический интерес представляют не только комплексы с обратимым смешением потоков в своем законченном виде, но и их модификации, более близкие к обычным схемам ректификации. В частности, первая по ходу колонна может быть не связана обратными потоками со второй продуктовой колонной (в этом случае первая колонна имеет дефлегматор и кипятильник). Как показано в работах [41, 114, 115], в определенной области составов исходной смеси такие модификации также обладают экономическими преимуществами перед обычными схемами ректификации. [c.200]

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]

Имеются сообщения об использовании в зарубежной практике комплексов (сложные колонны) с обратимым смешением потоков (см. рис. У1-4,г). [c.202]

Вместе с тем комплексы с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками обладают некоторыми недостатками, которые затрудняют их внедрение. [c.202]

В работе [111] показано, что при разделении трехкомпонентных смесей комплекс с обратимым смешением потоков наи-Оолее эффективен, если 0,1< 27 с [c.202]

В соответствии с изложенными выше эвристическими правилами выбора комплексов с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками могут быть следующие условия [c.202]

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]

Колонны с распределяющимися продуктовыми компонентами и комплексы с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками. Для этих случаев, помимо рассмотренных выше параметров оптимизации, важное значение имеет оптимальный выбор величины отбора верхнего (нижнего) продукта в каждом разделительном элементе. Как показано в главе V, каждому распределенному компоненту или группе компонентов соответствуют свои значения Огр и Ягр, при которых разделение осуществляется с наименьшими затратами. На рис. У-4 показано полученное расчетным путем [76] изменение минимального флегмового числа при отклонении величины отбора от значения Огр. [c.236]

Если точка питания лежит на этой а-линии, то в бесконечной колонне с обратимым смешением потоков в точке питания можно выделить воду в качестве верхнего продукта. Расчетные исследования [77] показывают, что в конечных колоннах выделение соответствующего чистого компонента с обратимым смещением потоков в точке питания возможно при 5-образном характере траектории ректификации, если фигуративная точка питания расположена в области обратимой ректификации, примыкающей к этому компоненту. В рассматриваемом случае это [c.289]

При обратимом разделении смеси термодинамические потери смешения потоков равны нулю, в связи с чем концентрации компонентов в потоках, направляемых на смешение, должны быть равными. В процессе совмещенной многоступенчатой конденсации и испарения этому требованию соответствует режим с равновесннм>1 встречными потоками со смежных совмещенных ступеней, раоомотренный в главе 2 (режим типа I). [c.81]

Рис. VIII, 1 Технологические комплексы типа (а, б) и (в, г), работающие по принципу обратимого смешения потоков.

Рис. VIII, 1 <a href="/info/26096">Технологические комплексы</a> типа (а, б) и (в, г), работающие по <a href="/info/161046">принципу обратимого</a> смешения потоков.

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]

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]

А, Е — продуктовые точки при режиме с обратимым смешением потоков — 0,20, п— 7) Й — яррхнргп продукта при >=Л. =/,+Г,=0,5 и [c.160]

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]

Другой вариант интегрального подхода. В этом варианте любая возможная схема разделения может быть получена при определенном соотнощении отборов промежуточных продуктов ректификацнок.чых колонн из схемы с обратимым смешением потоков, предложенной ранее [41]. Следует заметить, что пока работы по интегральному методу носят только методологический характер. По-видимому, решение практических задач интегральным методом будет наталкиваться на значительные трудности, связанные главным образом с большим объемом вычислении. Резкое возрастание объема вычислений по сравнению с другими методами обусловлено искусственным характером замены дискретной задачи синтеза непрерывной. Следует иметь в виду, что каждой возможной реальной схеме разделения будет, по-видимому, соответствовать локальный оптимум параметров оптимизации. Это является большим недостатком метода, чрезвычайно затрудняющим отыскание глобального оптимума. Кроме того, в процессе поиска оптимума неизбел<но будет производиться большое число заведомо излишних расчетов для схем с числом ректификационных колонн, значительно превышающим необходимое. [c.192]

В монографии [5] дано понятие ректификационного комплекса как системы колонн, связанных между собой прямыми и обратными потоками. Ниже ректификационные комплексы рассматриваются с позиций синтеза оптимальных схем разделения. Более детально по сравнению с другими исслсдова-ны комплексы с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками, являющиеся наиболее перспективными с энергетической точки зрения. Некоторые из рассматриваемых ректификационных комплексов уже используются на практике, другие — находятся на уровне теоретической разработки, но несомненно будут использованы. [c.193]

Отказ от применения в разделительных системах только простых последовательно связанных между собой ректификационных колонн (псевдокомплекс [5]) и переход к более сложным ректификационным комплексам вызван в основном двумя причинами. Для зеотропных смесей — это, как правило, стремление уменьшить энергетические затраты на разделение, являющиеся основной составляющей всех затрат. Уменьшение энергозатрат на разделение может быть достигнуто применением комплексов с рекуперацией тепла, комплексов с обратимым смешением потоков, со связанными и частично связанными тепловыми потоками, а также комплексов с разделяющими агентами. [c.193]

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]

Рис. У1 4. Схемы некоторых видов ректификационных комплексов с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками а—г — варианты комплексов с обратимым смешением потоков для разделения трехкомпонентной зеотропной смеси д — комплекс со связанными тепловыми потоками для разделения четырехкомпонентной зеотропной смеси /, 2, 3, 4— продукты.

Рис. У1 4. <a href="/info/1472881">Схемы некоторых</a> <a href="/info/846583">видов ректификационных</a> комплексов с <a href="/info/332363">обратимым смешением потоков</a> и со связанными <a href="/info/27085">тепловыми потоками</a> а—г — варианты комплексов с <a href="/info/332363">обратимым смешением потоков</a> для <a href="/info/384783">разделения трехкомпонентной</a> зеотропной смеси д — комплекс со связанными <a href="/info/27085">тепловыми потоками</a> для разделения четырехкомпонентной зеотропной смеси /, 2, 3, 4— продукты.

Расчетное исследование комплексов с обратимым смешением потоков для трехкомпонентных смесей показало, что суммарные энергозатраты (суммарное количество испаряемой жидкости) по сравнению с обычными схемами ректификации при симметричном составе и свойствах (хар = Хср, а/11ав=ав1ас) могут быть снижены почти в два раза. [c.199]

В целом комплексы с обратимым смешением потоков и со связанными тепловыми потоками позволяют весьма значительно снизить энергетические затраты на разделение разнообразных разделяемых смесей. В каждом конкретном случае этот выигрыш зависит от состава разделяемой смеси и соотношения относительных летучестей разделяемых компонентов. Например, при разделении трехкомпонентной смеси в комплексе с обратимым смешением потоков энергетический выигрыш по сравнению с обычной схемой ректификации возрастает, если увеличивается концентрация среднего по летучести компонента в разделяемой смеси. [c.202]

После этого рассматриваются варианты ректификационных колонн с меньшим числом распределяющихся компонентов но сравнению с ибраишой рсктифнкадиги илт адиабатической ректификацией с обр зтимым смешением потоков. При этом подсистема колонн обратимой ректификации заменяется одной ректификационной колонной, верхний и нижний продукты которой по качественному составу совпадают с верхним и нижним продуктами этой подсистемы. При такой замене должны выполняться условия, касающиеся размерностей многообразий продуктов разделения, и условия материального баланса (см. гл. И и V). Все такие варианты разделения также вносятся в матрицу разделения. Полученная матрица (рис. У1-13, б) отличается от ранее рассмотренных тем, что она содержит элементы, соответствующие различным разделителям с одинаковыми продуктами разделения (2,4 3). [c.218]

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]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология