Ректификация с обратимым смешением потоко

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Другой способ термодинамического усовершенствования процессов разделения состоит в применении к обычной адиабатической ректификации схемы с обратимым смешением потоков. [c.262]

Для расчета ректификации с обратимым смешением потоков в колоннах с конечным числом ступеней разделения была также разработана специальная программа (для машины Урал-2 ), основанная на методе от тарелки к тарелке . [c.265]

Рис. 74. Блок-схема программы расчета ректификации с обратимым смешением потоков.

Рис. 77. Рабочие и равновесные кривые компонентов при ректификации с обратимым смешением потоков /—рабочие линии 2—равновесные линии.

Схемы с обратимым смешением потоков. Одним из перспективных подходов к выбору оптимального способа разделения многокомпонентных смесей является разработанный Платоновым с соавторами метод, основанный на анализе термодинамически обратимых процессов многокомпонентной ректификации. Ими предложен ряд вариантов схем с обратимым смешением потоков (рис. VI. 19).-Все эти варианты предусматривают исчерпывание в каждой секции не более одного компонента, что характерно для обратимой ректификации. Основные особенности этих схем [c.369]

Возможен, очевидно, и другой подход к решению задачи определения минимальной работы разделения. Минимуму этой работы в реальной колонне должен соответствовать минимум суммы энтропий смешения неравновесных потоков пара и жидкости на всех ступенях разделения. При обратимой ректификации последняя величина равна нулю, и изменение энтропии внешних источников энергии равно изменению энтропии разделяемых продуктов. В реальной колонне изменение энтропии внешних источников энергии больше изменения энтропии разделяемых продуктов на величину суммы энтропий смешения на всех ступенях разделения (т. е. на величину необратимости при массопередаче) [c.212]

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]

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]

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]

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]

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]

Па основе сказанного для машины Урал-2 была разработана программа расчета ректификации с обратимым смешением потоков при минимальной флегме. Программа охватывает случаи разделения смесей с переменными летучестями и мольными переливами (количество жидкости в молях, стекающее с тарелки). Значениями Н , /г,- и а, задаются в В1иде полиномов от температуры, а температурой — в виде полинома от kb. При переменных мольных переливах величины L , V , L и находят путем итераций из уравнений теплового баланса. В программе также предусмотрен расчет величины Q/T в точках подвода энергии (т. е. расчет работы разделения). [c.265]

Таким образом, схемы с обратимым смешением потоков являются термодинам ически оптимальными схемами ректификации многокомпонентных смесей. Применение их не требует разработки какой-либо новой специальной аппаратуры. [c.274]

Разделение ксилолов — лишь один из примеров использования предлагаемого способа разделения. Наибольший термодинамический эффект можно получить, сочетая способ разделения при обратимом смешении потоков с неадиабатическим ведением процесса ректификации. Именно при предлагаемом методе разделения возможно наиболее эффективное использование различных вариантов неадиабатической ректификации. [c.275]

Специфические особенности разделения с обратимым смешением потоков дают возможность получать большой эффект при различных вариантах неадиабатической ректификации. Эта возможность обусловливается тем, что, например, при разделении тройной смеси АВС укрепляющая секция колонны ЛВС и [c.277]

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]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология