Многокомпонентная ректификация неидеальных

Ниже описана попытка создания такого целевого комплекса, который позволяет автоматизировать многие этапы проектирования и исследования непрерывной многокомпонентной ректификации неидеальных и идеальных смесей, а также производить ряд расчетов, связанных с исследованием неидеального многокомпонентного равновесия жидкость — пар, процессов конденсации, испарения и т. д. [c.44]

На стадии предпроектных исследований технологических систем ректификации неидеальных смесей и совмещенных процессов можно выделить две типовые задачи, требующие экспериментального получения информации. Это экспериментальные исследования фазовых равновесий в бинарных составляющих многокомпонентных смесей и экспериментальная проверка работоспособности колонн, режимы которых были определены расчетным путем. Для решения этих задач разработаны две компьютерные системы автоматизации экспериментальных исследований. Изготовлены опытные образцы систем. [c.15]

В этой главе даются примеры построения математической модели статики и динамики процесса ректификации для общей ступени колонны, начиная с самого простого случая разделения бинарной смеси и кончая случаем неидеальной многокомпонентной ректификации. [c.157]

В химической технологии значительно чаще подвергаются ректификации неидеальные многокомпонентные жидкие смеси. В этих случаях условие фазового равновесия системы редко поддается точному аналитическому описанию. Процесс ректификации и методика его теоретического расчета еще больше усложняются, когда компоненты разделяемых смесей образуют бинарные и тройные гомо- и гетероазеотропы. Ниже мы ограничимся рассмотрением ректификации смесей, все компоненты которых присутствуют в дистилляте и кубовом остатке, не образуя азеотропов процессы разделения более сложных смесей являются предметом специальных курсов. [c.551]

Достаточно точно требуемое число теоретических тарелок в колонне для ректификации неидеальных многокомпонентных жидких смесей определяется методом от тарелки к тарелке . Последний основан на совместном решении уравнений фазового равновесия и материальных балансов по [c.551]

При изложении мы старались каждый раз совершать переход от общих вопросов к практическим рекомендациям и методикам решения конкретных вопросов ректификации многокомпонентных неидеальных смесей. Авторы выражают надежду, что предлагаемая монография окажется полезной как исследователям, так и проектировщикам, работающим в области разделения промышленных смесей, не только в решении практических задач, но и в дальнейшем развитии теории статики многокомпонентной ректификации. По нашему убеждению, здесь имеется еще много возможностей, использование которых является одной из актуальных задач современной технологии. [c.6]

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

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]

Таким образом, ступенчатый метод не позволяет даже указать исследователям пути направленного экспериментального изучения фазовых равновесий, необходимых для расчета процесса ректификаций неидеальных многокомпонентных смесей, что является принципиальным его недостатком. [c.73]

Из рассмотрения геометрических свойств траектории обратимой ректификации (см. гл. П, разд. 2) вытекают необходимые и достаточные условия осуществимости процесса обратимой ректификации неидеальной или азеотропной многокомпонентной смеси. [c.65]

Наиболее часто встречающимся в химической и нефтехимической промышленности аппаратом является ректификационная колонна. Она может служить типичным примером многостадийной противоточной разделительной системы. Из-за сложности протекающих в ней физических явлений аналитическое исследование процесса крайне затруднено. Наиболее простым, с точки зрения математического описания, является процесс разделения бинарной смеси, наиболее сложным — многокомпонентная неидеальная ректификация, при которой на каждой из ступеней происходит химическое взаимодействие разделяемых компонентов, а также имеются побочные питающие и отбираемые паровые и жидкостные потоки. [c.157]

В заключении отметим, что статика процесса ректификации неидеальных многокомпонентных смесей в отличие от идеальных таит еще много возможностей, использование которых является одной из актуальных задач современной технологии. [c.224]

В рамках такой классификации наиболее перспективным представляется первый подход к решению задачи расчета процесса многокомпонентной ректификации в силу его общности. Основным недостатком такого подхода является необходимость использования для решения задачи ЭВМ с очень большим быстродействием и объемом оперативных запоминающих устройств [130, 247, 244]. Для второй группы методов характерно то обстоятельство, что размерность решаемой системы уравнений удается снизить лишь в случае использования различного рода упрощений (идеальность разделяемой смеси, теоретическая ступень разделения). Если же учитывать, например, неидеальность разделяемой смеси, то размерность задачи возрастает до первоначальной [229, 247]. Методы третьей группы рекомендуется использовать лишь при проведении большого числа однообразных расчетов (например, при использовании их с некоторыми алгоритмами оптимизации). Главные же их недостатки заключаются в том, что для задач даже одного и того же класса слишком велика вероятность получения расходящегося итерационного процесса, например в случае зависимости скорости сходимости от величин режимных параметров [215]. Аналогичные недостатки присущи и ряду других используемых в настоящее время алгоритмов. [c.51]

Следует также отметить методы расчета колонн многокомпонентной ректификации, основанных на использовании теории возмущений [248, 291, 292], применение которых обеспечивает высокую скорость сходимости решения многих задач, связанных с расчетом процессов разделения неидеальных смесей. Основой этого метода является введение приема демпфирования изменения величин относительной летучести компонентов разделяемой смеси, в соответствии с которым величина относительной летучести г-го компонента на к-я итерации определяется как [c.65]

Этот метод обеспечивает расчет значений а идеальных и неидеальных смесей при различных давлениях на основе экспериментальных данных, полученных при ректификации на насадочных колоннах. Метод применим также и к многокомпонентным смесям. [c.83]

Программа для расчета статики многокомпонентной неидеальной ректификации при полном орошении с расчетом фазового равновесия по методу Вильсона. Эта программа во многом сходна с предыдущей, но значительно проще нее. Программа используется в основном в двух случаях [c.61]

Программа для расчета статики многокомпонентной неидеальной ректификации бинарной смеси с малыми примесями в колонне с несколькими вводами питания с расчетом фа- [c.61]

В настоящей работе предлагается модифицированная корректировочная процедура (0—7)мод в сочетании с разработанным ранее алгоритмом расчета ректификации многокомпонентных неидеальных и, в том числе, азеотропных смесей [7]. Сущность этой корректировки состоит в том, что [c.111]

Обычно в практике используется как непрерывная, так и периодическая ректификация. Независимо от организации процесса в первую очередь возникают вопросы о последовательности выделения фракций различного состава и о предельно возможных составах данных фракций. Большая роль в исследовании этих вопросов принадлежит теории процессов открытого испарения, причем не только в методологическом плане, но и в решении конкретных задач статики ректификации многокомпонентных неидеальных смесей. [c.131]

Таким образом, исследование, проведенное Л. А. Серафимовым, свидетельствует о полной возможности соблюдения второго положения новой предпосылки. Отсюда эта работа приобретает принципиальное значение, так как ее результаты впервые непосредственно подтверждают возможность применения новой предпосылки для изучения и расчета процесса ректификации любых неидеальных многокомпонентных смесей, включая азеотропные. В настоящее время автор продолжает свои исследования по ректификации той же смеси, но при другом заданном разделении, т. е. при отгонке ацетона и метанола от этанола, а также и других смесей. [c.104]

Другим фактором, способствовавшим быстрому развитию науки о процессах ректификации, было интенсивное исследование влияния, которое оказывают на процессы некоторые физикохимические свойства многокомпонентных неидеальных смесей. [c.10]

Для многокомпонентных неидеальных и азеотропных смесей все точки траектории обратимой ректификации могут быть рассчитаны аналитически с использованием уравнений (11.46) и [c.66]

Для гетероазеотропных комплексов (см. рис. IV-13), наряду с сильным взаимным влиянием ректификационных колонн и декантатора, трудности математического моделирования обусловлены наличием многофазной многокомпонентной системы, характеризующейся сильной неидеальностью, а также протеканием процесса ректификации в разных областях ректификации в каждом из аппаратов. [c.269]

Процесс ректификации любой идеальной или неидеальной многокомпонентной смеси является в действительности совокупностью нескольких (но вполне определенных для каждого заданного разделения) процессов ректификации отдельных пар компонентов, протекающих совместно, но не с одинаковой трудностью. [c.58]

Типовой план получения фвэако-химической информации и синтеза принципиальных технологических схем ректификации неидеальных многокомпонентных смесей [c.232]

В качестве примера смеси близкокипящих компонентов уже было рассмотрено разделение смеси н-гептан — метилциклогексан с помощью добавки анилина. Система метилциклогексан — толуол — неидеальная смесь (без азеотропной точки) кривая равновеспя асимптотически приближается к диагонали, и относительная летучесть Р и с. 231. Кривая равно- с повышением концентрации метил-весия для смеси метилцик- циклогексана стремится к 1 (рис. 231). логексан—толуол (неиде- Для получения чистого метилцикло-альная с есь без азеотроп гексана обычной ректификацией практически потребовалось бы бесконечно большое число теоретических тарелок. При добавлении 55 мол.% полярного растворителя (анилина) кривая равновесия становится по форме близкой к идеальной, и разделение очень упрощается. Экстрактивная ректификация также выгодна для разделения азеотроп ных смесей. Например, с помощью экстрагирующего агента (анилина) можно воздействовать на азеотропную смесь циклогексан — бензол таким образом, чтобы в дистиллате получить чистый циклогексан. Экстрактивную ректификацию целесообразно применять для разделения многокомпонентных смесей, содержащих компоненты, относящиеся к различным классам. [c.344]

При расчете процессов ректификации неидеальных многокомпонентных смесей по методу от ступени к ступени оптимальное флегмовое число определяется путем сопоставления результатов расчетов при разных флегмовых числах. [c.557]

УСЛОВИЯ ОСУЩЕСТВИМОСТИ ПРОЦЕССА ОБРАТИМОИ РЕКТИФИКАЦИИ НЕИДЕАЛЬНЫХ И АЗЕОТРОПНЫХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ [c.65]

Принято также выделять алгоритмы, позволяющие проводить расчеты разделения неидеальных смесей, расчеты сложных колонн и их комплексов. На ранних этапах создания общих алгоритмов расчета процесса многокомпонентной ректификации введение различного рода допущений было вполне оправдано, так как основной целью работ являлась разработка методов решения систем уравнений математического описания и обеспечения сходимости итерационных схем решения. В дальнейшем введение учета неидеальности разделяемой смеси и концепции реальной ступени разделения потребовало существенной доработки созданных алгоритмов. При этом часто предпринимались попытки использования уже разработанных алгоритмов, например, основанных на концепции теоретической ступени разделения [202, 212] в решении задач с учетом реальной разделительной способности тарелки [230, 281], определяемой через коэффициент полезного действия (к. п. д. Мэрфри) [230, 281, 130] или к. п. д. испарения [230]. При этом отмечалось, что введение к. п. д. испарения более предпочтительно, чем учет разделительной способности тарелки через к. п. д. Мерфри [230, 281]. В таких алгоритмах обычно принималось допущение постоянства к. п. д. для всех ступеней разделения и относительно всех компонентов разделяемой смеси. Введение таких к. п. д. ступеней разделения приводит к большой вероятности появления на некоторых итерациях расчета отрицательных величин концентраций компонентов, что исключает возможность продолжения расчетов [130]. С целью преодоления таких трудностей обычно использовались либо различные модифицированные определения эффективности ступени разделения [230, 281], либо вводилась коррекция величин к. п. д. в процессе решения. Последнее в свою очередь может являться причиной зависимости получаемого решения от способа задания начальных приближений или даже получений неоднозначного решения задачи [130]. В то же время в результате ряда расчетных и теоретических исследований [130, 132, 183] было показано и подтверждено экспериментально, что эффективности ступеней разделения существенно различны и, кроме того, эффективность каждой ступени различна по отношению к компонентам разделяемой смеси. Возможным выходом из такой ситуации (необходимость учета указанных явлений при обеспечении достаточной устойчивости итерационных схем расчета) может служить прием, основанный на отказе от использования к. п. д. в математическом описании ступени разделения с реализацией прямого расчета, составов фаз, уходящих со ступени разделения [130]. В этом случае учиты- [c.52]

Методы ускорения сходимости итерационных схем расчета процесса многокомпонентной ректификации. Как уже отмечалось, с целью обеспечения возможности решения систем уравнений математического описания и ускорения сходимости итерационных процессов широко используются различные методы, классическим примером которых является метод 0- оррекцни составов [202, 265—268]. Некоторые аспекты использования этого метода уже рассматривались в разделе, посвященном методу независимого определения концентраций. Метод 0-коррекции обеспечивал возможность решения большинства задач рлсчета процесса многокомпоненттнои ректификации до тех пор, пока не были сняты допущения идеальности разделяемой смеси и/или концепции теоретической ступени разделения [ 130, 285]. Попытки расчетов процессов ректификации неидеальных смесей с использованием оригинального 0-метода коррекции во многих случаях не дали удовлетворительных результатов, что привело к необходимости разработки различных модификаций 0-метода [130, 221, 284—287]. Для расчета таких процессов разделения был разработан 0—2 -метод коррекции составов, для кото]рого величины корректирующих коэффициентов определялись как [c.63]

Программа расчета статических режимов процесса многокомпонентной ректификации с расчетом фазового равновесия по методу Вильсона, в основу которой положены ранее разработанные программы расчета процессов разделения идеальных и неидеальных смесей. Отличием данной программы является возможность задания начального приближения как расчетным путем, так и при введении его непостредственно с исходной информацией. Расчет проводится потарелочным методом по направлению от концов колонны к тарелке питания с уточнением составов по концам колонны через критерий вида [c.70]

Петлюк Ф.Б. Новая расчётнг1Я схема решения задачи ректификации многокомпонентных неидеальных смесей.- В кн. Тезисы докладов З-й Всесою 1Ной конференции по теории и практике ректификации, Севере Донецк, 1973, ч.1, с .144-147. [c.110]

По самой природе процесса азеотропной ректификации в нем приходится иметь дело с многокомпонентной системой, состоящей не менее чем из двух компонентов заданной смеси к разделяющего агента. Вещества, образующие эту систему, всегда имеют большие отклонения от закона Рауля. Следовательно, в процессе азеотропной ректифика1ции участвуют многокомпонентные неидеальные системы. [c.232]

Имеется два подхода к описанию неидеальности жидкой фазы эмпирический и основанный на теории раствора. Первый подход свойствен ранним работам (наиболее распространенными являются модели Маргулеса, Ван Лаара, Редлиха-Кистера), а второй интенсивно развивается в последнее время (модели Вильсона, NRTL, концепция функциональных групп). При разработке алгоритмов широкого назначения (ректификация, абсорбция, экстракция) предпочтение следует отдать моделям второй группы как более достоверным и требующим меньшего числа экспериментальных данных для определения параметров. К тому же модели этой группы более приго,дны для воспроизведения особенностей многокомпонентных систем, таких как азеотропия, расслаивание. В большинстве случаев расчет основан на моделях Вильсона и NRTL. [c.51]

Вопросу создания комплексов программ для автоматизации проектирования процесса ректификации в настоящее время уделяется большое внимание [1—16, 46], однако достаточно полное решение этой сложной проблемы невозможно без С01здания комплекса программ для автоматизации проверки, описания и расчета различных случаев равновесия Жидкость — пар. -Создание такого комплекса программ, с одной стороны, осложняется теоретическими трудностями описания неидеального многокомпонентного равновесия жидкость— пар (вследствие чего большинство уравнений, предложенных до сих пор для этой цели, имеют эмпирический или полуэмпирический характер), а с другой — тем, что этот комплекс должен быть увязан с программами для расчета ректификации, составляя с ними единый, комплекс более высокого порядка. [c.44]

Программа для расчета статики многокомпонентной неидеальной ректификации с расчетом фазового равновесия по методу Вильсона. Эта программа составлена на основе дальнейшего развитая метода, описанного в работах [4—б, 9], причем оиа может быть использована как для расчетов с постоянными относительными летучестями, аналогично программе для расчета ректификации сравнительно близкокипящих смесей [4—6], так и для расчета идеальных и неидеальных ширококипящик смесей. Смеси, подчиняющиеся закону Рауля, рассчитываются с использованием блока, описанного в работе [9], а неидеальные многокомпонентные смеси — с использованием, кроме того, уравнения Вильсона. [c.56]

Достижения в области ректификации идеальных смесей позволяют обратить внимание на другой класс задач, связанный с исследованием процессов разделения многокомпонентных неидеальных азеотропных и гетероазео-тропных смесей. В этом случае на результаты ректификатаи и дистилляции определяющим образом вл.яя.ет физико-химическая природа разделяемой смеси. Здесь фактически возникают дле взаимосвязанные задачи 1) исследование азеотропных свойств и всех возможных типов смесей по характеру равновесия между жидкостью и паром 2) изучение процессов ректификации и дистилляции в системе определенного типа при различных условиях. Из совместного решения указанных задач вытекают принципы построения технологических схем разделения веществ. [c.5]

Расчет процессов азеотропной и экстрактивной ректификации. В процессах азеотропной и экстрактивной ректификации приходится иметь дело с неидеальными многокомпонентными системами, содерх<ащими, как минимум, три компонента (два компонента исходной смеси и разделяюпщй агент). Условия фазового равновесия в таких системах описываются сложными зависимостями. Из-за различной химической природы компонентов заданной смеси и разделяющего агента обычно значительны теплоты смешения и существенно различаются теплоты испарения. Это приводит к изменению расходов материальных потоков по высоте ректификационных колонн, которое необходимо учитывать при расчете. [c.564]

Расчет процесса азеотропной ректификации по существу не отличается от расчета процесса обычной ректификации многокомпонентной неидеальной смеси. Для определения числа теоретических тарелок и флегмовых чисел наиболее точным является рассмотренный выше метод от тарелки к тарелке , заключающийся в совместном решении уравнений материального и теплового балан- [c.564]

В самом деле, допустим, что в нашем распоряжении имеется конкретный и исчерпывающий экспериментальный материал по равновесным соотношениям какой-либо неидеальной многокомпонентной смеси, полученный непосредственно в процессе ее ректификации при заданном разделении. Так, допустим, что при некотором постоянном флегмовом числе Я, обеспечивающем заданное разделение (например, отделение компонентов А и В от С, Х) и , расположенных в порядке уменьшающейся летучести), с каждой тарелки работающей ректификационной колонны были отобраны пробы жидкости и определены составы их и равновесных им паров. Будет ли теперь такой исчерпывающий (с каждой тарелки) и конкретный (для заданного разделения смеси определенного состава) экспериментальный материал достаточен для расчета существующим ступенчатым методом числа тарелок при некотором другом значении флегмового числа и при том же заданном разделении По-видимому, ответ будет отрицательным,так как при ступен-чат л. методе расчета, т. е. при обязательном определении составов на каждой тарелке, необходимо знать уже другие составы на тарелках жидкостей и равновесных им паров, соответствующие новому значению флегмового числа. Собранный прежде экспериментальный материал уже не может быть использован для нового расчета. Если же задаться целью экспериментально изучить в полном объеме фазовое равновесие той или иной многокомпонентной смеси, то, по-видимому, это пока еще едва ли возможно. Достаточно указать, что для текого изучения трехкомпонентной смеси (треугольник равновесия) необходимо выполнить уже не менее нескольких сот определений, для четырехкомпонентной смеси их потребуется сделать несколько тысяч и т. д. [c.73]

Первая стадия расчета состоит в определении скорости подачи растворителя и основывается на экономических показателях (с учетом пределов растворимости). Затем по методу, описанному ранее (стр. 358—364) для колонн, применяемых для разделения многокомпонентной смеси при наличии неравных мольных потоков, определяются минимальное флегмовое число и число необходимых тарелок при рабочем флегмовом числе. Однако особенностью расчета в этом случае является наличие двух потоков питания и использование равновесных отношений для неидеальных систем. Расчет колонны, используемой для отделения ацетилена и окиси углерода от этилена методом экстрактивной ректификации с диметилформамидом, на аналоговой вычислительной машине описан О Брайеном и Фрэнксом . Графический метод расчета экстрактивной колонны для разделения трехкомпонентной смеси приведен в работе Чемберса 2. [c.371]

В соответствии с теорией и практикой ректификации все смеси, как известно, сгруппированы в два класса идеальные и неидеальныб. В крупнотоннажных производствах органического и нефтехимического синтеза, а также в процессах переработки природного сырья встречаются обычно неидеальпые смеси. Автор монографии постоянно подчеркивает преобладаюп1,ее значение бинарных и многокомпонентных неидеальных смесей в промышленной и исследовательской практике, а также уделяет большое внимание распространенности в природе явлений азеотропии и полиазеотропии. Весьма показательно, что общее число азеотропных систем приближается сейчас к 50% от всех изученных. [c.5]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология