Многокомпонентная ректификация по ключевым компонента

Разработаны многочисленные методы расчета параметров процесса ректификации для идеальных многокомпонентных смесей, которые подробно изложены Торманном [177]-, а также Эллисом и Фрешуотером [178]. Особо следует отметить приближенную формулу Кольборна [179] и Андервуда [180], позволяющую определять минимальные флегмовые числа. Простой приближенный метод расчета минимального числа теоретических ступеней разделения при V = оо принадлежит Фенске [181], который с целью упрощения рассматривает многокомпонентную смесь как бинарную. При этом условно принимается, что в смеси преимущественно содержатся ключевые компоненты, температуры кипения которых образуют постепенно возрастающую последовательность, а разности температур кипения для различных соседних компонентов смеси примерно одинаковы. Если через обозначить содержание низкокипящего ключевого компонента, содержание которого в кубовом продукте невелико, а через х — содержание высоко-кипящего ключевого компонента, содержание которого невелико в головном продукте, то уравнение Андервуда—Фенске для расчета минимального числа теоретических ступеней разделения будет иметь вид [c.135]

При расчете колонн ректификации необходимо составить материальный баланс колонны. Если разделению подлежит многокомпонентная смесь, то два крайних компонента (самый легкий и самый тяжелый) называются ключевыми компонентами. Легкий ключевой компонент имеет самую низкую темпе ратуру кипения и обычно является компонентом, который в заметных количествах содержится в продуктах низа колонны. Тяжелый ключевой компонент в заметных количествах содержится в дистиллятных потоках. Обычно ключевые компоненты имеют почти одинаковую летучесть. Их невозможно разделить полностью, поэтому задача состоит в том, чтобы определить степень разделения, которая может быть достигнута в колонне определенных размеров при соответствующем количестве орошения и нагрузке ребойлера. [c.139]

Проектный расчет ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах может быть выполнен достаточно просто по ключевым компонентам. Рассмотрим сначала исходную систему уравнений, используемую в методе ключевых компонентов. [c.109]

Такой же выбор независимых переменных используют и в бинарной ректификации, но при многокомпонентном питании этих параметров недостаточно, чтобы перед началом расчета полностью охарактеризовать требуемый состав дистиллята и кубового остатка. Однако при правильном выборе компонентов, для которых задаются концентрации в дистилляте и кубовом остатке, приближенное решение уравнений материального баланса позволяет получить близкое к действительному представление о составах продуктов процесса ректификации. Компонентом, для которого в качестве независимой переменной задается концентрация его в дистилляте (тяжелый ключевой компонент с номером к), как правило, выбирают самый летучий из компонентов, которые предполагается сконцентрировать в кубовом остатке. Величина Хр , характеризует допустимое количество этого компонента в дистилляте. Другим ключевым компонентом (легкий ключевой компонент с номером /) выбирают обычно наименее летучий из тех, которые должны быть собраны в дистилляте. Величина ) характеризует допустимое содержание этого компонента в кубовом остатке. [c.126]

Расчет ректификации многокомпонентных смесей по ключевым компонентам. При четком делении многокомпонентных смесей и отсутствии особых требований к качеству продуктов по примесным не целевым компонентам расчет может быть выполнен так же, как для псевдобинарной смеси, состоящей из ключевых компонентов. [c.101]

При ректификации многокомпонентных смесей полезно обозначить два компонента в исходной смеси как ключевые, т. е. такие, извлечение которых в верхнем и нижнем продуктах задается заранее. В нашем случае этанол является легким ключевым компонентом, а пропанол — тяжелым. Можно также считать, что между ключевыми компонентами происходит разделение , т. е. все компоненты, более легкие, чем легкий ключевой, оказываются в основном в верхнем продукте, а более тяжелые, чем тяжелый ключевой, — в нижнем. [c.353]

В-третьих, в рабочих условиях ректификации многокомпонентной смеси, при наличии разной степени трудности разделения у различных пар компонентов, любое флегмовое число, даже если оно будет минимальным по отношению к какой-то одной выбранной паре, например, к паре ключевых компонентов, не будет минимальным по отношению к другим остальным разделяемым одновременно парам. Поэтому ректификация будет происходить и при любом конечном числе тарелок до вполне определенной степени разделения каждой пары, а следовательно, и всей многокомпонентной смеси в соответствии с наличным числом тарелок и установленной флегмой. [c.92]

Теоретические основы ректификации многокомпонентных смесей до сих пор еще недостаточно разработаны, хотя имеется ряд методов, с помощью которых расчет колонны для разделения многокомпонентных идеальных смесей может быть произведен достаточно точно. Главная идея, положенная в основу всех этих методов расчета, сводится к введению так называемых ключевых компонентов легкого и тяжелого. [c.49]

Как видно из рис. П1-1, при четком разделении многокомпонентных зеотропных смесей траектория ректификации проходит через две особые точки, соответствующие ключевым компонентам (в двух сечениях по высоте колонны концентрации ключевых компонентов достигают единицы). [c.93]

При отсутствии особых требований к качеству продуктов по примесным нецелевым компонентам расчет ректификации многокомпонентных смесей можно выполнять как для псевдоби-нарной смеси, состоящей из ключевых компонентов. [c.116]

Значительное внимание в теории многокомпонентной ректификации уделяется вопросу о составах продуктов разделения. На практике большинство ректификационных колонн работает в режиме четкой ректификации, при которой извлечение ключевых компонентов составляет 95—98%. В этих условиях неключевые компоненты, даже если их количество в пи- [c.233]

Одно из направлений при исследовании многокомпонентной ректификации сводится к замене многокомпонентной системы на бинарную В качестве бинарной смеси принимается пара ключевых компонентов. Возможность этой замены обусловлена тем, что уравнения равновесия и материального баланса, выраженные через относительные концентрации [доля легкого (тяжелого) ключевого компонента в смеси ключевых компонентов] и количества ключевых компонентов, для многокомпонентной смеси имеют такую же форму, как и в случае бинарной смеси. [c.235]

Приближенный материальный баланс многокомпонентной ректификации. Для решения систем уравнений (3.91) при известном питании и двух известных концентрациях ключевых компонентов Хр и необходимо в дополнение к ним задать (Ь—2) концентрации в дистилляте или кубовом остатке. Тогда система уравнений (3.91) становится замкнутой. Наиболее достоверные предположения могут быть сделаны о содержании в дистилляте менее летучих компонентов, чем тяжелый ключевой компонент, и о содержании в кубовом остатке более летучих ко.мпонентов, чем легкий ключевой. Часто при приближенном составлении материального баланса содержание этих компонентов соответственно в дистилляте и кубовом остатке принимают равным нулю. [c.127]

При расчете многокомпонентной ректификации обычно тем или иным способом (число тарелок в секциях колонны, соотношением между концентрациями ключевых компонентов на тарелке питания и др.) задается место ввода смеси в колонну, а сходимость расчета обеспечивается корректировкой составов продуктов разделения, которая производится до тех пор, пока не будет выполнен материальный баланс по всем компонентам на тарелке питания или в продуктах разделения. Это требует значительного числа итераций. [c.92]

При выборе ключевых компонентов в случае экстрактивной ректификации многокомпонентных смесей следует исходить из значений коэффициентов относительной летучести, а также из ограничений, если они имеются для содержания отдельных компонентов в полученном продукте. [c.92]

Ввиду изложенного аналитический расчет процессов многокомпонентной ректификации невозможен. Его выполняют методом последовательных приближений с применением ЭВМ. Вместе с тем существует много приближенных методов, выбор между которыми сделать не просто. Существующие методы могут быть разделены на три группы 1) основанные на выборе ключевых пар компонентов 2) основанные на расчетах составов на всех тарелках колонны (потарелочные методы) и 3) смешанные методы. [c.375]

Диаметры ректификационных колонн для разделения многокомпонентных смесей определяют из тех же соображений, что и колонн для бинарной ректификации (см. разд. 3.2.4). Наиболее надежный способ расчета рабочей высоты колонны—использование опытных данных по эффективности тарелок или по значениям ВЭТС (для насадочных колонн), полученных для систем с близкими свойствами. При отсутствии таких данных можно использовать результаты расчета бинарной ректификации для отдельных пар компонентов, входящих в состав многокомпонентной системы. В частности, для оценки среднего коэффициента полезного действия ступени можно использовать график (см. рис. 3.9) для ключевых компонентов. Считают [И], что эффективность ступени выше для компонентов, обладающих большей летучестью. Применение данных по бинарной ректификации к многокомпонентной является более надежным в тех случаях, когда существенная доля сопротивления массопереносу сосредоточена в жидкой фазе. [c.144]

Уравнение (3.97) применимо к бинарным системам и к любой паре компонентов, содержа1цихся в многокомпонентной системе. На стадии приближенных расчетов многокомпонентной ректификации достаточно достоверные данные по содержанию в дистилляте и кубовом остатке имеются только для ключевых компонентов. Поэтому расчет. V,,,,., по уравнениям Фэнске проводится при 1 = 1 и / = й. Порядок расчета минимального числа теоретических ступеней показан на рис. 3.14, Средние относительные летучести сс,,,,, обычно определяют как среднегеометрические значения относительных летучестей в самом верху колонны (при составе пара, одинаковом с составом дистиллята) и в само.м низу колонны (при составе жидкости, совпадающем с составом кубового остатка). [c.128]

Расчетам ректификации многокомпонентного сырья носвяп1 ено большое "шсло работ [10, И, 13—231. Требуемая погоноразделительная способность промышленных ректификационных колонн выделения зтилбензола и о-ксилола была рассчитана по методике, разработанной для разделения близкокиняш,их веш еств [23,241. Эта методика, применяемая при расчетах на электронно-вычислительных машинах, характеризуется следу-юш,ими основными положениями. Программа составлена для заданных условий разделения, т. е. когда определены требуемые чистоты и отборы продуктов. В этом случае распределение ключевых компонентов известно, а распределение других компонентов смеси уточняется при расчете. Расчет проводят сцособом от тарелки к тарелке с определением мольных концентраций компонентов жидкой и паровой фазы. Количество молей жидкости и пара по высоте секций колонны постоянно. Вследствие небольшого изменения температур относительные летучести компонентов принимали постоянными по высоте колонны. [c.78]

Выбор тарелки для подачи питания при многокомпонентной ректификации иной, чем при двухкомпонентной ректификации. Наиболее экономичное расположение тарелки для подачи питания соответствует наилучшему разделению ключевых компонентов. Надо рассчитать по уравнению одной рабочей линии отношение XIX для ключевых компонентов па последовательных тарелках и затем XIX — по уравнению второй рабочей линии. Если теперь идти, например, снизу вверх по нижней рабочей линии, то окажется, что на какой-то тарелке величина XIX будет ниже, чем по уравнению верхней рабочей линии. Это значит, что здесь должен быть осуществлен переход с одной рабочей линии на другую. [c.515]

Хаузену [136] удалось решить дифференциальное уравнение для случая идеальной тронной смеси Вик и Тийссен [137] разработали приближенный графический метод, рассматривающий многокомпонентные смеси как двойные смеси. На эту возможность указывал еще ранее Львов [138], который в фундаментальной теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как состоящий из отдельных параллельно протекающих процессов разделения двойных смесей. Важно, следовательно, выбрать такую двойную смесь, которая со стояла бы из наиболее трудно разделяемых ключевых компонентов (т. е. имела бы минимальное значение а), и в основу расчета положить кривую равновесия для зтой смеси. Для лабораторной практики этот способ рассуждения является самым рациональ ным для идеальных смесей, тем более что приближенные расчеты мон но подвергнуть проверке путем сравнительно простой опытной разгонки. [c.153]

Приближенный расчет многокомпонентной ректификации по методу Хенгсте-бека (211. Этот метод состоит в том, что многокомпонентная система сводится к бинарной, состоящей из ключевых компонентов. Относительную летучесть а в этой бинарной [c.132]

В литературе описано большое число приближенных методов расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей, основанных на принятии упрощающих допущений относительно состава продуктов разделения и вычисления относительной летучести компонентов (например, метод расчета по легкому и тяжелому ключевым компонентам). Целью всех этих методов является определение флегмовых чисел и необходимого разделяющего действия ректификационных колонн. Последующая разработка их конструкции и установление размеров требуют знания кинетики массообмена. [c.557]

К более удачным исследованиям следует отнести работы Хенгштебека [39, 44, 45], Шейбеля [40, 41], а также Бейля и Коатэса [42], которые применяют в расчетах относительные концентрации ключевых компонентов. В отличие от Фенске [60] эти авторы не ограничивают свой метод применением только к близкокипящим ключевым компонентам, а распространяют его на любую пару ключевых компонентов. Однако, такой обычный произвольный выбор ключевых компонентов обесценивает эти работы и их следует рассматривать скорее как шаг назад по сравнению с работой Фенске. В последней ограничение выбора ключевых компонентов близкокипящими компонентами надо расценивать не только как слабую сторону работы, но и как уже близкий подход к пониманию самой сущности ключевой пары компонентов, за которым может последовать переход к вполне обоснованному положению, что разделение самой трудной пары определяет процесс ректификации всей многокомпонентной смеси. [c.90]

Однако такой метод определеня минимального флегмового числа оправдывает себя только по отношению к любой изолированной бинарной смеси. Механическое же перенесение и применение его без изменений к разделяемой паре ключевых компонентов (и вообш,е к любой разделяемой паре компонентов) в условиях ректификации многокомпонентной смеси будет совершенно неправильным по следующим очевидным соображениям. [c.92]

Во-вторых, если опять-таки исходить из вполне реального и четкого представления о ректификации многокомпонентной смеси как о процессе, состоящем из нескольких одновременно протекающих процессов ректификации отдельных пар компонен тов, составляющих данную сложную смесь, то тогда понятие минимального флегмового числа может быть отнесено только к каждой отдельной паре компонентов, в том числе и к паре Ключевых компонентов, разделяемой в данной колонне, по никак не ко всей смеси, как это сделано автором. [c.92]

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]

Характерной особенностью многокомпонентной ректификации являются скачки концентраций компонентов в районе ввода питания. Эта особенность прояв- ляется тем в большей степени, чем больше количество неключевых компонентов в смеси и чем резче они отличаются по летучестям от ключевых компонентов. [c.229]

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]

Более точный расчет ректификации многокомпонентной смеси рассмотрим на примере трехкомпонентного раствора. Все компоненты присутствуют как в дистилляте, так и в кубовой жидкости (крайние по летучести компоненты являются ключевыми). Состав начальной смеси известен (2д, с) и дано содержание одного компонента (ключевого) в дистилляте и в кубовой жидкости. Чтобы начать расчет, надо задаться составом дистиллята, например, приближенно оценив его по данным летучести компонентов и составу исходной смеси Хоа, Хвв, Хвс- Тогда по балансу процесса в целом можно определить состав кубовой жидкости XwA, Хтув, Xw , а также количества дистиллята О и кубовой жидкости [c.512]

Теория ректификации и методы ее расчета достаточно хорошо разработаны для бинарных смесей. Что же касается многокомпонентных смесей, то здесь еще имеется д1ного неясного и в применлемых методах расчета делаются различные допущения (предполагается равновесие между фазами разделение многокомпонентной смеси рассматривается как разделение бинарной смеси, состоящей из ключевых компонентов и т. п.). Разработанные методы расчета прилагаются главным образом к идеальным смесям. Что же касается неидеальных многокомпонентных смесей, то экспериментальное определение равновесного состава в жидкой и паровой фазах связано с большими трудностями. [c.33]

Основными недостатками приведенного выше метода расчета процесса ректификации многокомпонентной смеси по ключевым компонентам, помимо сложности расчета, является еще ограниченность его применеиия только идеальными смесями. Кроме того, в этом методе не решается и даже не рассматривается вопрос о выборе оптимальной схемы ректификационной усга-новки. [c.54]

Термодинамически оптимальный вариант схемы ректификации многокомпонентной смеси отличается двумя основными особенностями [71] ключевыми компонентами в каждой двухсекционной колонне являются не соседние, а крайние по летучести компоненты и тепловые потоки всех двухсекционных колонн связаны между собой. Пример такой схемы, применительно к разделению трехкомпонентной смеси дан на рис. У1-44, в. Использование подобной схемы для ректификационного разделения смеси хлорпро-изводных метана на три фракции (состав смеси приведен в табл. У1-3) позволяет существенно сократить расход пара и воды и уменьшить количество теплообменных устройств в сравнении со схемой, показанной на рис. У1-44, а. [c.504]

Существуют два варианта метода Хенгстебека для расчета ректификации многокомпонентных смесей приближенный и точный. Результаты, получаемые по обоим методам, обычно близки. Имеют место существенные различия, если исходная смесь содержит сравнительно большие количества компонентов, летучесть которых близка к летучести ключевых компонентов, особенно при флегмовом числе, мало отличающемся от минимального. [c.382]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология