Диаграмма многокомпонентной ректификаци

Хотя в промышленной практике сравнительно редко встречаются случаи разделения двухкомпонентных систем, теория ректификации бинарных смесей имеет большое познавательное значение, ибо позволяет со всей отчетливостью выявить приемы п. методы исследования процесса, происходящего в ректификационном аппарате, и представить результаты такого изучения на весьма наглядных расчетных диаграммах. Используя графические приемы, удается наиболее просто представить принципы расчета различных режимов работы колонны, носящие общий характер и равно приложимые и к более трудным случаям, когда разделению подвергается уже не бинарная, а значительно более сложная многокомпонентная система. [c.121]

В промышленных условиях сырье процесса экстрактивной ректификации обычно представляет многокомпонентную смесь, иногда даже сложную систему типа нефтяных фракций с практически бесконечным числом точечных компонентов по кривой ИТК. Методы расчета ректификации многокомпонентных систем изложены в главе VHI здесь же для выяснения принципиальных особенностей расчета процесса экстрактивной ректификации принимается бинарное сырье и индивидуальный растворитель. Это сводит задачу к изученным в главе V методам расчета ректификации тройных смесей, проще и нагляднее всего представляемых на треугольных диаграммах. [c.341]

Основные закономерности процесса ректификации могут быть рассмотрены в различных аспектах. В одном из них главное место занимает теория ректификационных аппаратов, позволяющая находить их оптимальные конструкции. В другом — возникает вопрос о закономерностях ректификаций, определяемых в большей степени не конструкцией колонн, а физико-химической природой разделяемых смесей. Если учесть, что в промышленной практике разделения многокомпонентных смесей азеотропные смеси со сложными по структуре диаграммами фазового равновесия занимают значительное место, становится ясно, что исследование физико-химических сторон процесса ректификации имеет принципиальное не только [c.130]

Рис. У1-53. Диаграммы многокомпонентной ректификации,

Опыт разработки математических моделей ряда промышленных ректификационных установок для разделения бинарных смесей и исследование их статических характеристик позволил в ряде случаев получить качественно аналогичные результаты статики многокомпонентной ректификации. При изучении статических характеристик переход от бинарной ректификации к много-компонентой приводит к повышению размерности статической характеристики, представляемой в пространстве обобщенных координат процесса, и к появлению новых выходных переменных, обусловленных наличием распределяемых компонентов в продуктах разделения. Невозможность графической интерпретации гипро-поверхности (статическая характеристика в целом) приводит к необходимости рассмотрения отдельных ее сечений. Многие вопросы удобнее решать, используя диаграмму х—у—У—Рп+и изображенную на рис. 1П-31. [c.111]

Для записи значений измеряемых величин в лабораторных условиях очень удобно пользоваться печатными бланками (карты опытов). С помощью записей в этих бланках значительно упрощается построение диаграммы разгонки. Диаграмму разгонки можно строить либо по возрастанию выхода дистиллята (см. ниже рис. 118), либо по возрастанию температуры (см. рис. 84, 112). В то время как первый способ еще применяют в промышленности для анализа многокомпонентных смесей (нефть, бензин), все большее распространение получает второй способ. Согласно этому способу на оси ординат откладывают значения температуры кипения, а на оси абсцисс — выход дистиллята. Для повышения точности отсчета шкалу температур обычно строят в более крупном масштабе, чем шкалу выхода дистиллята. Целесообразно также (если при этом не снижается наглядность) наносить на диаграмму разгонки все измеренные величины, в том числе температуру куба, и кривую изменения рабочего давления. После того как на основании результатов измерений идентифицированы определенные фракции, на диаграмме для большей наглядности проводят утолщенные вертикальные линии, разграничивающие отдельные фракции. На рис. 84 приведен пример разделения головного погона жирных кислот в результате ректификации с большим числом тео- [c.184]

Рис. 58. Изображение многокомпонентной ректификации в этановой колонне на диаграмме Х—У

В ректификации бинарных систем наиболее удобными оказались графические методы расчета, основанные на использовании диаграммы у—х и тепловой диаграммы. Теория ректификации многокомпонентных систем не располагает столь универсальными средствами графического расчета, поэтому основным используемым ею расчетным методом является аналитический. [c.308]

При исследовании равновесия жидкость — пар одним из основных вопросов является вопрос об азеотропных свойствах системы, поскольку этими свойствами определяется тип диаграммы фазового равновесия, а также характер протекания процессов дистилляции и ректификации многокомпонентных смесей. В связи с этим рассмотрим азеотропные свойства многокомпонентных систем на основе нелокальных, структурных закономерностей диаграмм состояния. Остановимся сначала на случае 4-компонентных систем, а далее в более краткой форме проведем обсуждение для 5- и га-компонентных систем. Такое изложение позволяет познакомиться со спецификой систем с четным или нечетным числом компонентов и дает иллюстрацию для общего случая. Подробное обсуждение аналогичных вопросов для тройных систем можно найти в монографии [3]. [c.75]

Широкие экспериментальные исследования свидетельствуют о весьма разнообразном характере фазовых равновесий в различных многокомпонентных системах. При этом объем экспериментальных данных продолжает быстро возрастать в связи с разработками новых технологических схем ректификации и исследованиями термодинамических свойств растворов. Указанные обстоятельства определяют интерес к систематизации экспериментальных данных на основе общей классификации диаграмм фазового равновесия. Что касается самой классификации, то задача заключается в рациональном подразделении реальных систем на классы, в рамках каждого из которых можно объяснить или предвидеть свойства целого ряда систем на основе общей структуры диаграммы фазового равновесия. Кроме того, задача состоит также [c.91]

СТРУКТУРНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИАГРАММ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ НЕПРЕРЫВНОЙ И ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ НЕИДЕАЛЬНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.130]

Термодинамическая теория равновесия между жидкостью и паром позволяет вскрыть основные закономерности фазового равновесия и исследовать типы диаграмм состояния. Фактически каждый тип отражает физико-химическую природу многокомпонентной смеси, которая непосредственно сказывается на характере протекания фазовых процессов между жидкостью и паром. В основе процесса ректификации, который широко используется в химической технологии, лежат фазовые превращения жидкость—пар, однако этот процесс многосторонний, и связь отдельных сторон, особенно в случае азеотропных смесей, довольно сложна и пока относительно мало изучена. [c.130]

Необходимо также учитывать, что помимо структуры диаграммы существенную роль в выборе разделяющего агента играет величина относительной летучести компонентов, присущая той области ректификации, в которой предусматривается разделение исследуемой смеси. Дополнительную информацию по количественным методам исследования азеотропии в многокомпонентных смесях и выбору гомоазеотропных агентов можно найти в работах [11, 68, 114]. [c.190]

В конечном итоге структура диаграммы состояния и множество ее типов находит прямое отражение в различных вариантах технологических схем разделения веществ. В связи с этим синтез принципиальной технологической схемы ректификации неидеальных, в том числе азеотропных многокомпонентных смесей, включает следующие операции [99] [c.215]

Рассмотренные диаграммы и зависимости упругости паров от температуры относятся к чистым индивидуальным веществам. При практическом осуществлении процессов испарения, ректификации и т. д., когда в качестве перерабатываемого сырья применяются многокомпонентные смеси, вопрос значительно осложняется. При выкипании многокомпонентной смеси состав жидкой и паровой фаз меняется, и по мере обеднения легкими составляющими температура кипения смеси растет. Таким образом, если в случае индивидуального вещества температура кипения зависит только от давления, то в случае сложной смеси она зависит также и от состава паровой и жидкой фаз, т. е. упругость паров является некоторой функцией температуры и соотношения компонентов в парах и в жидкости. Выведенные для индивидуальных веществ зависимости давления от температуры непригодны для сложных смесей даже при одинаковых средних температурах кипения, причем разница тем больше, чем шире границы кипения смеси. [c.176]

Основным вопросом организации любого процесса разделения является определение предельно возможных составов получаемых продуктов или отдельных фракций с необходимым выходом. Для любой зеотропной многокомпонентной смеси решение этого вопроса связано только с эффективностью процесса и протяженностью аппарата, в котором осуществляется разделение. Правда, часто протяженность оказывается настолько большой, что приходится отказываться от данного метода разделения и заменять его другим методом (например, при ректификации, если относительная летучесть разделяемых компонентов очень мала, т. е. близка к единице). В этих случаях теоретически разделение возможно, но практически трудноосуществимо. Для азеотропных многокомпонентных смесей появляются иные ограничения, связанные с особенностью фазового портрета траекторий процесса разделения, причем определяющее значение здесь имеет поле равновесных нод. Исследования допустимых фазовых портретов траекторий открытого равновесного испарения показали (см. рис. 4.8), что для большинства диаграмм концентрационный симплекс распадается на ряд областей дистилляции, причем траектории, принадлежащие каждой из областей, или начинаются, или кончаются в разных особых точках. Такое расслоение концентрационного симплекса, в пределах которого развивается процесс разделения, является характерной особенностью азеотропных смесей. [c.181]

Практически многокомпонентную смесь (при четкой ректификации) для расчета сводят к двум компонентам, поскольку это упрощает его. Температуры определяются. по диаграммам У—Х и t— X, У) температура жидких потоков определяется по нижней кривой, температура паровых потоков — по верхней. Следует отметить, что каждому давлению соответствует свое положение кривых на диаграмме t—(Х, У). [c.39]

ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА СТАТИКИ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ МНОГОМЕРНОЙ ДИАГРАММЫ СОСТАВ — ТЕМПЕРАТУРА — ЭНТАЛЬПИЯ [c.204]

Гетероазеотропные многокомпонентные системы представляют собой распространенный тип гетерогенных систем, своеобразные особенности которых находят различные применения в процессах ректификации и дистилляции. В связи с этим в настоящее время расширяются экспериментальные исследования гетероазеотропных систем с различным числом компонентов. Указанные обстоятельства определяют интерес к термодинамическому изучению закономерностей диаграмм состоя- [c.42]

С целью анализа структуры диаграмм фазового равновесия пар-жидкость многокомпонентных смесей предложена расчетная методика определения координат точек дистилляционных линий и линий сопряженных нод на основе использования уравнения Вильсона для коэффициентов активностей. В качестве примера представлены результаты расчетов системы ацетон-циклогексан-бензол при 760 мм рт.ст. Показана возможность расчетного определения границ и взаимного расположения областей ректификации. [c.183]

Если последние ступени (или их части) на всех диаграммах имеют одинаковые номера, то расчет заканчивается на молярной доле, отвечающей исчерпанной жидкости (точки Н на диаграммах рис. 13-54). Следовательно, имеется подтверждение, что состав дистиллата был подобран правильно. Если же получим слишком большие расхождения в положении последней ступени на диаграммах (при одинаковом номере), тогда следует задаться новым составом дистиллата и повторить весь расчет. В конечном результате после нескольких приближений получим число теоретических тарелок для верхней и нижней частей колонны для ректификации многокомпонентных смесей. Очевидно, необходимо следить,. [c.716]

Определение минимальной флегмы для ректификации многокомпонентных смесей является задачей значительно более трудной, чем для двухкомпонентных систем. Главная причина трудности заключается в том, что при минимуме 0/0 у двухкомпонентных смесей получается асимптотическое сгущение ступеней на диаграмме л — у около тарелки питания, так что можно считать, что составы на тарелке питания и на тарелке под нею идентичны. В случае же ректификации многокомпонентных смесей это может и не произойти. Может случиться, что в исходной жидкости содержится легколетучий компонент, который отсутствует в верхней части колонны и, следовательно, на тарелке над вводом питания, вследствие чего состав на этой тарелке может значительно отличаться от состава жидкости иа тарелке питания. [c.718]

Для оценки результатов непрерывной ректификации, в частности смесей гомологов, большую пользу может оказать построение ступенчатой (идеализированной) диаграммы [242] (рис. 116). На ее основе можно построить столбиковую диаграмму фракционного состава смеси (рис. 117). Наглядные симметричные диаграммы Майер—Грольмана и Веселовского [243] также позволяют быстро проанализировать результаты разделения, полученные при разгонке по Энглеру или при аналитической ректификации многокомпонентных смесей, например моторных топлив, сланцевых масел, смол. По этому методу на ось у наносят значения температуры кипения, а на ось х (вправо и влево от оси у) — выход дистиллята в процентах от общего количества по фракциям, укладывающимся в температурные интервалы не уже 10 °С. На диаграмме получают площади (их обычно заштриховывают), напоминающие по форме репу или луковицу и дающие наглядное представление о результатах разгонки. Дополнительно слева на симметричной диаграмме приводят ряд чисел, соответствующих количествам дистиллята (в %), которые были получены с момента начала разгонки до определенной температуры справа на диаграмме наносят числа, показывающие выход дистиллята (в %) для определенных температурных интервалов. На диаграмме разгонки (рис. 118, 6 значение 180 С соответствует верхнему температурному пределу бензиновой фракции, а 325 °С — верхнему температурному пределу фракции среднего масла. [c.185]

Рассмотрим особенности изображения процесса многокомпонентной ректификации на диаграмме Мак-Кэба, построенной в системе относительных концентраций для приведенных ниже данных [c.235]

Ш у л ь г а Г.Е. Термодинамико-топологический анализ структур фазовых диаграмм многокомпонентных азеотропных смесей и синтез технологических схем ректификации с помощью ЭВМ. - Автореферат канд. дисс. М. МИТХТ, 1982, с. 23. [c.74]

Для случая мгновенной обратимой химической реакции траектории процесса ректификации будут располагаться иа многообразиях химического равновесия, в связи с чем структура полной диаграммы фазового равновесия будет оказывать лишь косвенное влияние на поведение этих траекторий. В случае протекания одной обратимой реакции размерность многообразия химического равновесия будет на единицу меньше размерности концентрационного симплекса, соответствующего всей рассматриваемой многокомпонентной смеси. Это и понятно, так как выбранным условиям соответствует одно дополнительное уравнение связи. Естественно, каждое из многообразий химического равновесия будет обладать своей термодинамико-топологичес кой структурой, при> ем в основу различия этих структур может быть также положено общее число и взаимное расположение особых точек рассматриваемого многообразия. [c.195]

Термодинамико-топологический анализ структуры диаграмм — первая стадия при построении технологической схемы ректификации многокомпонентных смесей, включающей реакционно-ректификационный процесс. Характер хода [c.199]

При проектировании технологических систем разделения жидких многокомпонентных азеотропньк смесей еще до расчетов технологических параметров следует определить термодинамические ограничения на получение продуктов ректификации требуемого состава, которые определ оотся топологической и геометрической структурой дистилляционной диаграммы Своевременное обнаружение этих ограничений, анализ их зависимости от внешних факторов, являющиеся предметом термодинамико-топологического и термодинамико-геометрического анализа, сокращает время предпроектной разрабо-гки и повышает качество принимаемых решений. [c.62]

Обсудим сформулированные вопросы с учетом результатов работ [3, 24, 25, 29, 53, 55, 56]. При этом наметим следующий план. Будем связывать тем или иным способом класс многокомпонентных систем с числом азеотропов [56], имеющихся на диаграмме состояния. Помимо того, введем понятие о типе диаграммы состояния [3, 25], характеризуя его набором чисел особых точек каждого из возможных видов. При таком подходе число азеотропов играет роль удобного внешнего признака, выделяющего сравнительно небольшое число типов диаграмм. Числа же особых точек с учетом их типа позволяют охарактеризовать диаграмму состояния в отношении ее структуры, причем исследование и классификация диаграмм оказываются тесно связанными с термодинамико-топологическими структурными закономерностями, рассмотренными ранее. В то же время классификация диаграмм по характеру и числу особых точек обусловлена тем, что особые точки определяют качественный вид диаграммы фазового равновесия и характер протекания процессов дистилляции и ректификации. [c.92]

Необходимо отметить, что траектории процесса экстрактивной ректификации с нелетучим агентом при принятых допущениях являются прямыми линиями только в частном случае тройных по жидкой фазе смесей. Для многокомпонентных смесей сечение Xs — onst будет иметь конфигурацию симплекса размерности п — 2, а диаграмма траекторий при бесконечном флегмовом числе будет качественно соответствовать одной из диаграмм ректификации при R = оо смеси, содержащей п—1 компонентов (см. главу VII). В общем случае траектории ректификации, расположенные в плоскости или гиперплоскости Xs = onst, могут быть криволинейны. Сопряженные им траектории, связанные с паровой фазой, находятся внутри элемента симплекса, соответствующего разделяемой базовой смеси. [c.199]

В ряде случаев для разделения многокомпонентных смесей, диаграмма которых содержит несколько пучков траекторий ректификации при бесконечном орошении, могут быть применены технологические комплексы множества iia Так, М. И. Балашовым и А. В. Гришуниным предложены комплексы этого типа для разделения тройных смесей. Один из них представлен на рис. VIII, 14. Он может быть использован при условии, что разделяющая линия второго типа (р) имеет значительную кривизну. Работоспособность комплексов SI3 в этих условиях связана с наличием пересечения областей ректификации, соответствующих первому и второму заданным разделениям (см. главу VI). Напомним, что все колонны комплексов Яз работают при одном и том же давлении. [c.225]

С учетом основных правил декомпозиции сложных технологических схем ректификации многокомпонентных смесей любая технологическая схема может быть представлена кортежем символов, которые характеризуют комплексы и псевдокомплексы, входящие как части в рассматриваемую схему. Применение того или иного комплекса определяется структурой диаграммы фазового равновесия жидкость — пар в системе, к которой относится разделяемая смесь. Так, например, технологическая схема разделения фракции оксидата прямогонного бензина, рассмотренная ранее, может быть представлена кортежем [c.228]

Используя эти положения, можно, например, качественно оценить области возможных изменений составов дистиллята и кубового остатка при непрерывной ректификации трехкомпонентной смеси, принадлежащей к любому из типов по классификации Гурикова, а в случае необходимости получить и количественные соотношения. Для заданного состава исходной смеси, подаваемой на разделение в ректификационную колонну непрерывного действия, ход дистилляционных линий позволяет оценить распределение компонентов между дистиллятом и кубовым остатком. Такой метод определения состава конечных продуктов при флегмовом числе, равном бесконечности, аналогичен методу, описанному в литературе и применяемому с той же целью для разделения идеальных многокомпонентных смесей в тарельчатых аппаратах [184]. Анализ, проведенный описанным выше методом, показывает, что все типы диаграмм, у которых М, т. е. число двойных азеотропов, принимает значения 1, 2, 3, существенно отличаются от диаграммы 1 типа нулевой группы, где М = 0. Причины такого различия заключаются прежде всего в том, что поле треугольника Гиббса у смесей с М О распадается на ряд областей, которые могут быть названы областями непрерывной ректификации, причем дистиллят и кубовый остаток всегда находятся в той же области, что и исходная смесь. Важным здесь является то, что разделение в случае, когда М О, определяется не двумя произвольными концентрациями, например, ключевых компонентов, а структурой самой диаграммы. [c.203]

Линия в X—у диаграмме, проведенная через точки, соответствующие составам жидкости и пара на тарелках, при ректификации тройной смеси называется псев-добинарной кривой (см. рис. 17). Методы приведения многокомпонентной смеси к псевдобинарной широко используют при расчетах процесса ректификации. [c.85]

При разделении веществ на основе равновесия между жидкрстью и паром одним из основных вопросов является вопрос об азеотроп-ных свойствах многокомпонентных смесей. Наличие или отсутствие азеотропных состояний, типы имещихся азеотропов существенным образом влияют на структуру диаграммы фазовых равновесий и на особенности протекания процессов дистилляции и ректификации в различных концентрационных областях. [c.125]

Выбор технологической схемы ректификации многокомпонентной неидеальноЯ сиеси основан на определении структуры диаграммы фазового равновесия жидкость-пар разделяемой смеси [1,2]. При наличии надежного математического описания равновесия фазовая диаграмма может быть получена расчетным способом на ЭЦВИ В качестве такого описания предпочтительно применять уравнение Вильсона, хорошо описывающее опытные данные для многокомпонентных систем по данным бинарных смесей [3 - 6]. [c.138]

После определения наименьшего числа теоретических тарелок и минимальной флегмы 0/D, как и при ректификации бинарных смесей, приступаем к определению числа тарелок при разных количествах флегмы. Определение проводится, например, графическим методом Льюиса, и в конечном результате получается кривая (рис. 13-56), с помощью которой можно найти число тарелок, необходимых для получения заданного разделения при произвольно выбранном флегмовом числе 0/D (большем, чем минимальное). Этот метод расчета является очень трудоемким. Ориентировочно можно определить зависимость между числом тарелок и флегмовым числом на основе эмпирической обобщенной диаграммы, данной Джиллилендом (рис. 13-56), так как, оказывается, существует общая зависимость для ректификации многокомпонентных смесей, которую можно представить как функцию [c.719]

Реальные. смеси, разделяемые методом низкотемпературной ректификации, являются многокомпонентными. В целях упрощения расчетов они обычно рассматриваются как двух- или трехкомпоиентные. При этом влиянием остальных компонентов, концентрация которых невелика, пренебрегают. Расчет процесса разделения тройных смесей принципиально не отличается от расчета бинарной смеси. В частности, одна из широко используемых методик является по существу развитием графического метода Мак-Кеба и Тиле. Число идеальных тарелок в этом случае определяется количеством ступеней, построенных на сдвоенной (для двух компонентов) л , у-диаграмме равновесия для тройной смеси. [c.235]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология