Ректификационные колонны термодинамический

Книга посвящена основам термодинамической теории процессов перегонки и ректификации. На основе. химической термодинамики излагается учение о равновесии и свойствах растворов и паров, теория перегонки и ректификации, методы расчета ректификационных колонн, вопросы азеотропной и экстракционной перегонки. [c.2]

Использование комплексов с тепловым насосом (рис. VI-3, а) и комплексов с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн (рис. VI-3,6) не влияет на процесс ректификации, но снижает внешние термодинамические потери, связанные с подводом тепла и холода. [c.194]

При разделении многокомпонентных смесей продуктов основного органического синтеза на индивидуальные вещества или фракции определенного состава в двухсекционных ректификационных колоннах, термодинамически возможное распределение компонентов между продуктами каждой колонны технологической схемы ректификации (ТСР) может быть различным в зависимости от соотношения отборов дистиллята и кубового остатка (заданного разделения). [c.53]

Диффузионная и кинетическая картина процесса многокомпонентной ректификации выяснена пока недостаточно, поэтому создание обоснованного во всех деталях, теоретически строгого метода расчета сложной колонны оказывается весьма трудной задачей. Экспериментальные исследования рабочего процесса действующих колонн не дали пока таких существенных результатов, которые исчерпывающим образом объяснили бы все особенности развития и протекания как процесса в целом, так и отдельных его ступеней. Этим объясняется широкое использование в анализе работы ректификационных колонн термодинамического метода исследования, покоящегося на гипотезе теоретической тарелки. [c.301]

В табл. 14 приведены уравнения, наиболее характерные для различных типов известных в настоящее время моделей тарельчатых ректификационных колонн. В табл. 14 выделены только шесть основных моделей, имеющих между собой существенные отличия. Большинства используемых моделей может быть отнесено к одному из приведенных типов. Отличие большей частью состоит лишь в способах выражения термодинамических соотношений и в алгоритмах решения системы уравнений модели. [c.297]

Этап 3. Выбор рациональных пар теплового объединения внутренних технологических потоков между ректификационными колоннами (РК) с применением пинч-метода. Расчет значений термодинамических и экономических оценок для рациональных пар теплового объединения внутренних технологических потоков. [c.184]

Термодинамической системой называется любая исследуемая макроскопическая часть Вселенной. Обычно — это совокупность тел, условно отделенных от окружающего мира. Например, раствор в колбе, сжатый газ под поршнем, реакционная смесь в реакторе, тепловая машина, жидкость и пар в ректификационной колонне, космический корабль и т, п. [c.44]

Часть или совокупность частей термодинамической системы, обладающая одинаковыми физическими и химическими свойствами, называется фазой. Система, состоящая из одной фазы, называется гомогенной. Например, смесь газов, ненасыщенный раствор, оптическое стекло, смесь нефтепродуктов и т. д. Если же система состоит из нескольких фаз, отделенных друг от друга поверхностями раздела, то она называется гетерогенной. Напрпмер, смесь воды и нефтепродуктов, пар с жидкостью в ректификационной колонне, насыщенный раствор с избытком соли в осадке, тающий лед. [c.45]

Применение сложных ректификационных колонн позволяет значительно уменьшить не только эксплуатационные, но и капитальные затраты за счет улучшения термодинамических условий разделения, рациональной организации теплообмена, совмещения в одном аппарате нескольких технологических процессов и т. д. [c.15]

Многочисленные расчеты различных нефтяных колонн показали, что схемы 1 и 4 могут быть исключены из оптимизационных расчетов при одновременном учете их энергетических и технологических показателей. Первая из них наименее выгодна в энергетическом отношении (не позволяет регенерировать тепло орошения) и требует для своей реализации ректификационную колонну наибольших размеров, хотя позволяет получить наибольшую четкость ректификации в верхней секции. Схема 4 наименее выгодна с технологической точки зрения, так как дает наименьшую четкость ректификации одновременно во всех секциях колонны и снижает суммарный отбор дистиллятов, но с термодинамической точки она предпочтительнее других. [c.51]

Для уменьшения внутренних потерь при массопередаче необходимо исследование термодинамических потерь при многокомпонентной ректификации. Приведенный ниже примерный анализ потерь в промышленной ректификационной колонне указывает на основные направления повышения термодинамической эффективности процесса. [c.159]

В литературе имеются данные по равновесиям в системах а-пинен—р-пинен [203, 330], а-пинен—А -карен, а-пинен—лимонен (дипентен) [204, 126] а-пинен—терпинолен [204], камфен—А -карен, камфен—дипентен, камфен—муравьиный эфир изоборнеола, камфен—уксусный эфир изоборнеола, дипентен— муравьиный эфир изоборнеола и дипентен—уксусный эфир изоборнеола [126], К сожалению, все эти данные, за исключением данных по равновесию а-пинен—р-пинен, как показывает их проверка с помощью методов, основанных на термодинамических закономерностях [83], не верны или содержат настолько большие систематические погрешности, что использование их может привести к серьезным ошибкам при расчете ректификационных колонн. Эти погрешности вызваны в первую очередь наличием дефлегмации в использованных приборах, что привело к получению значительно более выпуклых кривых, чем действительные. [c.137]

Более глубокое изучение процесса ректификации возможно лишь на основе рассмотрения термодинамических особенностей процесса массопередачи в ректификационной колонне. [c.67]

В адиабатических ректификационных колоннах бесконечной эффективности как дискретного типа изменения состава фаз, так и непрерывного термодинамическое равновесие достигается только в зонах постоянных концентраций, где процесс ректификации становится обратимым. [c.39]

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 азеотропных смесей разделение с применением только последовательно соединенных ректификационных колонн за редким исключением вообще невозможно в силу термодинамических ограничений процесса. Поэтому применение ректификационных комплексов для азеотропных смесей вызывается необходимостью преодоления термодинамических ограничений процесса ректификации. Кроме указанных причин, в некоторых случаях комплексы с рециклами используются вследствие термолабильности разделяемой смеси. [c.193]

Конечно, было бы заманчиво создать идеальную программу расчета, которая сочетала бы в себе такие качества, как универсальность использования, высокое быстродействие, малый объем оперативной памяти ЭВМ, надежность в отношении сходимости итерационного процесса и т.д. Однако, к сожалению, эти качества в большинстве своем несовместимы. Поэтому для обеспечения возможности проектирования разнообразных ректификационных установок необходимо иметь целый пакет программ, различающихся по следующему ряду признаков 1) степень сложности и характер математической модели (упрощенная, потарелочная термодинамическая, кинетическая) 2) постановка задачи расчета (проверочная, проектно-проверочная, проектная) 3) вид разделяемой смеси (близкокипящая идеальная, нефтяная, состоящая из легких углеводородов, азеотропная, гетероазеотропная) 4) тип ректификационной колонны или комплекса (простые колонны, колонны с несколькими вводами и выводами, колонны с боковыми стриппинг-секциями, гетероазеотропный комплекс и др.) 5) общая организация итерационного процесса и т. д. [c.246]

Анализ термодинамической эффективности промышленной ректификационной колонны отчетливо показывает, что заметного повышения экономичности разделения можно добиваться только двумя путями 1) рациональным воздействием на движущие силы процесса 2) уменьшением потерь при подводе внешней энергии и ири смешении материальных потоков. Решение первой задачи связано с уменьшением необратимостей в районе питания и по высоте колонны. [c.13]

Для термодинамического исследования процесса с определением порядка величин различных к. п. д. проведены специальные расчеты на электронной цифровой машине Урал . В качестве примера возьмем ректификационную колонну, в которой производится выделение этилена из смеси, характеризуемой следующими данными [c.165]

На основе термодинамических потерь в указанной ректификационной колонне можно рассчитать отдельные коэффициенты полезного действия, или эффективности т], которые позволяют оценить величину различных источников необратимости. [c.170]

Это означает, что процесс термодинамически обратимой ректификации в полной ректификационной колонне принципиально возможен. [c.176]

Если в смеси, подлежащей разделению, содержится значительное количество компонентов более тяжелых, чем тяжелый ключевой компонент (например, при стабилизации продуктов нефтепереработки), то для уменьшения термодинамических потерь при ректификации может быть применена схема, приведенная на рис. 69. В ректификационной колонне /, перерабатывающей исходную смесь, над тарелкой питания установлен карман стекающую в него извлеченную жидкость частично или полностью направляют в испаритель 3. Далее поток вводится в среднюю часть исчерпывающей секции колонны. Со- [c.258]

Рис. 2 отображает общее свойство, выраженное неравенством (II, 1), а именно, различие составов жидкой и паровой фаз для любого зеотропа. По этой причине допускаем, что па любой тарелке ректификационной колонны устанавливается подвижное квазиравновесие между двумя фазами, отличающееся от термодинамического (статического) равновесия. Наряду с этим на каждой тарелке устанавливается определенная температура, которая понижается при переходе паров с нижележащей на вышележащую тарелку. Температура конденсации пара, находящегося над тарелкой, постепенно пони- [c.20]

С целью упрощения расчетов обычно используют три допущения первое — термодинамическое равновесие между паром и жидкостью на тарелке, т. е. так называемая концепция о теоретической тарелке второе — постоянство потоков жидкости и паров по высоте отдельных секций колонны третье — постоянство относительных летучестей компонентов в условиях разделения. Даже при указанных упрощающих допущениях система уравнений, описывающая взаимосвязь различных параметров ректификационной колонны, характеризуется высокой степенью нелинейности, в связи с чем задача решается методом последовательных приближений. Ниже описан один из вариантов расчета простой колонны методом от тарелки к тарелке при заданных потоках и числе теоретических таре.лок в укрепляющей и отгонной секциях. Таким образом, задача заключается в определении составов дистиллята и остатка. Направление расчета тарелок принято от концов колонны к тарелке питания. [c.56]

Гипотеза теоретической тарелки не воспроизводит в точности действительной картины явления, нротекаюш его в контактной ступени, ибо основана на статическом представлении процесса. Тем не менее эта концепция позволяет осуществить анализ и расчет процесса разделения псходной смеси в ректификационной колонне и получить достаточно близкую к действительности картину реального процесса, несмотря на наше неумение вполне компетентно и всесторонне исследовать сложные явления массопередачи, происходящие на практической ступени контакта. Другим обоснованием целесообразности разработки термо-динамической теории ректификации является установившийся, по-видимому, окончательно взгляд, согласно которому ис- I следование и определение эф-фективности практических ступеней разделения оказывается, как правило, задачей менее трудной, чем непосредственное изучение диффузионной картины процесса ректификации в реальной колонне. Таким образодЕ, термодинамическая теория ректификации является пока первой ступенью общей теории ректификации. Для суяедения о направленности самопроизвольных процессов энергообмена и массообмена в отдельно взятой контактной ступени следует рассмотреть ее работу на основе метода теоретической тарелки. [c.123]

Термодинамическая система, соприкасаясь о окружающей средой, может вступать с ней в обмен веществом и энергией. Если это происходит, то термодинамическая система называется от-крьтой. Таковы, напрнмер, проточные аппараты реактор непрерывного действия, газовая турбина, ректификационная колонна и т. п. [c.44]

Процесс ректификации термодинамически более выгоден, чем процесс абсорбции [75]. Схема низкотемпературной ректификации (НТР) эффективнее схемы НТА и аппаратурное оформление проще. Принципиальное отличие схемы НТР от схемы НТК — сырье, поступающее на установку после охлаждения (всего или части сырьевого потока), без прсдаарительной сепарации подается в ректификационную колонну, где происходит квалифицированное разделение сырого газа на сухой газ (уходит с верха колонны) и ШФУ (уходит с низа колонны). Широкие исследования по процессу низкотемпературной ректификации для переработки нефтяного газа проведены в Институте газа АН УССР. [c.247]

Используя энергетический баланс для тепловых расчетов теплообменных аппаратов,ректификационных колонн,реакторов для риформинга, крекинга и других процессов можно получить высокие значения энергетических к.п.д. этих устройств,близкие 100 %,что должно свидетель -ствовать о достаточно высокой степени их термодинамического совер -щэнства. [c.37]

Решение указанной системы уравнений осуществлено методом линеализации, хорошо зарекомендовавшим себя при термодинамических расчетах абсорбционных и ректификационных колонн. Расчет одного варианта на ЭВМ Минск-22 составляет 30—40 с, если значения потоков V н L, принятые для нулевого приближения, отличаются от истинных не более, чем в десять раз 152]. [c.215]

В книге рассмотрены основные положения строгой термодинамической теории фазового равновесия между жидкостью и паром, дана теория процессов открытого испарения и дистилляции. Большое внимание уделено термодинамико-топологическим структурным закономерностям диаграмм азеотропных смесей, описаны явления азеотропи и правила преобразования фазовых диаграмм. На основе различных моделей массообмена проанализированы процессы непрерывной и периодической ректификации, освещены специальные приемы ректификации, описаны типовые комплексы ректификационных колонн, принципы и методика составления технологических схем ректификации. [c.2]

Исследования процесса ректификации можно сфуппировать в следующих основных направлениях 1) исследование фазовых равновесий (жидкость-пар) 2) исследование в области статики ректификации, направленные на улучшение термодинамических условий проведения процессов, разработку новых способов и схем ректификации, оптимизацию технологических режимов 3) разработка математических моделей процессов массо- и теплообмена в ректификационном колонном оборудовании, направленные на повьпиение точности проектных решений 4) совершенствование массо- и теплообменного оборудования, направленное на интенсификацию и удешевление аппаратов для проведения процессов разделения. [c.4]

Рассмотрим алгоритм расчета ректификационной колонны в иредиоложении, что потоки, покидающие любую тарелку, находятся в термодинамическом равновесии. Расчетная схема тарелки представлена иа рис. 3.6. В соответствии с этой схемой с любой тарелки могут отбираться в качестве боковых потопов часть пара либо жидкости и иа любую тарелку может подаваться сырьевой поток. Полный набор уравнений, описывающих процесс ректпфпкацпп, включает [c.133]

Очевидно, если смесь содержит к компонентов, то для ее непрерывного разделения на отдельные компоненты приемлемой чистоты потребуется установка из к — 1 ректификационных колонн. Число вариантов возможньк схем соединения колонн с увеличением к быстро возрастает. Так, в случае четырехкомпонентной смеси число вариантов схем равно 5, для пятикомпонентной смеси — 14, для шестикомпонентной — 42 и Т.Д. Выбор рациональной схемы компоновки колонн при разделении многокомпонентной смеси является сложной технологической задачей к тому же некоторые схемы могут оказаться нереализуемыми из-за термодинамических ограничений (условий фазового равновесия) для реальных смесей, особенно в случаях с сильными отклонениями от закона Рауля. Методы выбора оптимальных схем разделения подробно изложены в специальной литературе. [c.1084]

Шлосснер Р. Сравнение термодинамической эффективности сложной ректификационной колонны с многоколонной установкой. - В кн. Теория и расчет разделительных систем. Системно-информационный подход. - Москва - 1975. -вып.66. - с. 80-86. [c.120]

В процессе ректификации происходит, с одной стороны, изменение энтропии потоков внутри колонны, а с другой стороны, изменение энтропии источника (в кипятильнике) и приемника (в дефлегматоре) тепла. Энтропия потоков внутри ректификационной колонны уменьшается (энтропия. продуктов меньше энтропии сырья). Энтропия источника и приемника тепла в сумме увеличивается за счет передачи тепла от источника с высокой температурой к приемнику с низкой температурой. Во всех реальных процессах ректификации увеличение энтропии за счет передачи тепла значительно больше, чем ее уменьшение в самом процессе ректификации за счет процесса разделения. Таким образом, в целом происходит увеличение энтропии, связанное с различными источниками термодинамических потерь (неравновесность на тарелках, смешение потоков в питании и на концах киаи иы, гидраалпчсскг " сппротит лення температурные напоры в теплообменниках и т.д.). [c.62]

Рис, VI-3. Схемы некоторых видов ректификационных комплексов с рекуперацией тепла и с термодинамически выгодным подводом и отводом тепла а — комплекс с тепловым насосом 6 — комплексы с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн в — комплекс с промежуточным подводом тепла и холода г — комплекс со ступенчатой конденсацнел сырья и несколькими вводами в колонну 1,2,3,4 — продукты. [c.195]

Таким образом, расчет по теоретическим тарелкам связан не с идеализацией работы ректификационной колонны, но отвечает определенной нормализации разделительной способности ее элементов, достижимой и в реальном аппарате. Следовагель-но, объективная оценка различных схем фракционирования газа определенного состава может проводиться путем сравнительного расчета этих схем по теоретическим ступеням разделения. Такой расчет условно можно назвать статическим, или термодинамическим, поскольку в нем игнорируются все специфические особенности кинетики, проявляющиеся при соответствующем конструктивном оформлении процесса. [c.12]

Некоторое представление об идеальных каскадах было дано выше, при определении термодинамических потерь в ректификационной колонне. Коэн показал, что идеальный каскад обладает минимально возможным суммарным межступенча-тым потоком [c.198]

Для осуще ствлеиия рассмотренных в предыдущих разделах схем ступенчатой ректификации и схем фракционирования в разрезных колоннах требуется аппаратура обычного типа — ректификационные колонны и теплообменники, что является существенным достоинством указанных схем, так как облегчает их применение. Однако в этих схемах, представляющих собой только первое приближение к термодинамически совершенной схеме, лишь частично реализуются возможности уменьшения потерь от необратимости. Наилучшей в данном случае является схема с противоточной конденсацией в укрепляющей секции и противоточным испарением в исчерпывающей секции колонны. [c.289]