Ключевые компоненты при ректификации

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]

Экстрактивная ректификация подобна азеотропному процессу, в котором растворитель с поглощенными компонентами выводится из куба колонны, причем между растворителем и одним из ключевых компонентов не образуется никакого азеотропа. [c.203]

Подсчитаем, пользуясь этой формулой, минимальное флегмовое число для случая ректификации смеси бензола, толуола и ксилола. Примем за ключевые компоненты бензол и толуол. Темпера- [c.116]

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]

Дальнейший расчет процесса ректификации по методу ключевых компонентов с определением потребного числа тарелок и флегмового числа при заданном коэффициенте избытка флегмы выполняется для псевдобинарной смеси, состоящей из ключевых комнонентов, при следующих составах сырья, дистиллята и остатка [c.102]

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]

Определим теперь число степеней свободы проектирования процесса ректификации на основе метода ключевых компонентов. Процесс описывается уравнениями покомпонентного материального баланса, число которых равно числу компонентов (т), и ограничениями но составу, число которых равно числу внешних потоков ( ). Общее число переменных будет равно числу компонентов в потоках (Зга) и числу получаемых продуктов (га). Следовательно, число степеней свободы равно [c.110]

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]

Для процесса ректификации, рассмотренного в примерах 14—18, концентрации ключевых компонентов (1 — 2, к — 2>) равны 2 з =0,25 . ц 2 = 0,02, Xp — Q Q2 а отношение расходов дистиллята и кубового остатка близко к единице. Следовательно, в соответствии с уравнением [c.132]

Деэтанизация — выделение этан-этиленовой фракции (ключевые компоненты — этан и пропилен) осуществляется сравнительно легко ректификацией в колоннах, имеющих около 40 тарелок. [c.105]

Основные преимущества хроматографии перед ректификацией заключаются в меньших энергетических затратах при низких значениях коэффициентов относительной летучести разделяемых ключевых компонентов, отсутствии большого числа колонн и возможности селективного удаления примесей за одну операцию. [c.134]

Очистка ключевых компонентов от примеси в режиме граничных концентраций ключевых компонентов в исчерпывающей части колонны. Изучение условий отделения одновременно всех легколетучих компонентов от ключевых затруднительно, поэтому обычно рассматривают каждую примесь в смеси с ключевыми компонентами — тройную смесь. Вначале анализируют поведение примеси в исчерпывающей части колонны предварительной ректификации. Эта колонна работает в режиме граничных кон- [c.156]

РИС. 5,11. Возможные положения рабочих линий относительно линии равновесия примеси К2, гр) при отделении ее от ключевых компонентов в исчерпывающей часги колонны предварительной ректификации [c.157]

Очистка в режиме граничных концентраций в укрепляющей части колонны. Увеличить летучесть примеси в укрепляющей части колонны предварительной ректификации можно дозированием высококипящего ключевого компонента — воды в эту часть колонны, например во флегму. Такая подача создает почти по всей высоте укрепляющей части колонны (кроме нижних О— [c.158]

Снижению флегмового числа при получении метанола с малым содержанием этанола способствует поддержание минимальных концентраций воды и этанола в жидкости, стекающей из укрепляющей части колонны на тарелку питания. Простейший способ снижения концентрации воды в зоне питания уменьшение ее содержания в сырье, поступающем в колонну основной ректификации. Однако этот способ ограничен минимальным содержанием воды в кубе колонны предварительной ректификации, необходимым для удаления из метанола-сырца ундекана. Другим вариантом уменьшения концентрации воды в этой зоне является поддержание в колонне основной ректификации режима смещения концентрации низкокипящего ключевого компонента в исчерпывающую часть или режима граничных концентраций в исчерпывающей части колонны. Изменение эпюр этанола и суммы спиртов Сг—Сб при переходе на такие режимы показаны на рис. 5.28 (подача питания на 30-ю тарелку). При режиме, близком к идеальному, эпюра концентрации этанола имеет два экстремума. Перевод колонны в режим смещения концентрации низкокипящего компонента в исчерпывающую часть позволил снизить максимальную концентрацию этанола в зоне ввода питания с 1,6 до 0,7% (масс.), а перевод в режим граничных концентраций—до 0,2% (масс.) уже на 23-й тарелке исчерпывающей части колонны. [c.180]

Рассмотрим расчет минимального флегмового числа по методу Андервуда [27], который получил наибольшее распространение в расчетной практике. Анализируя возможные решения системы уравнений, полученных из рекуррентных соотношений (6.30) при -> оо, Андервуд показал, что при четкой ректификации эти уравнения, записанные для обеих частей колонны, имеют один общий корень 0, величина которого находится между относительными летучестями ключевых компонентов [c.306]

При четкой ректификации, когда составы продуктов определяются заданным разделением ключевых компонентов, из уравнения (6.47) определяется только один корень 0. В последних работах Андервуд [17] показал, что уравнения (6.45) и (6.46) справедливы также и при наличии нескольких распределяемых компонентов. В этом случае находятся все корни 0 уравнения (6.47), после чего составляется система уравнений [c.307]

Однако выбор ключевых компонентов не ограничивается выбором только двух соседних по летучести компонентов. В случаях, когда выбранные ключевые компоненты не являются соседними, распределение по конечным продуктам компонентов с летучестью, промежуточной по отношению к летучести выбранных ключевых, не представляет интереса. Эти промежуточные компоненты распределяются между дистиллятом и кубовой жидкостью в соотношении, зависяш 0М от летучести и концентрации каждого, а также от условий проведения ректификации, т. е. от флегмового числа, числа тарелок и т. д. [c.84]

Следовательно, выбор ключевых компонентов не обусловливается трудностью заданного разделения. Поэтому такой выбор является произвольным, если не считать того, что ключевые компоненты выбираются как пограничные для каждого заданного разделения. Разумеется, что поскольку ключевыми компонентами являются пограничные, все равно соседние или не соседние, то трудность заданного разделения в какой-то мере характеризуется их относительной летучестью. Но это совершенно недостаточно для полной количественной характеристики, так как трудность заданного разделения, наряду с относительной летучестью, определяется еще и степенью разбавления, т, е. соотношениями концентраций разделяемых компонентов, в конечном счете их относительными концентрациями. Отсюда трудность разделения определяется далеко не всегда именно ключевыми компонентами, а какими-либо другими разделяемыми в данном процессе ректификации. Это весьма важное обстоятельство полностью игнорируется в понятии о ключевых компонентах. [c.84]

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]

Однако оно не может претендовать на роль параметра, определяющего общее минимально необходимое число тарелок в колонне, потому что среди всех разделяемых пар могут оказаться пары более трудно разделяемые, чем произвольно выбранная пара ключевых компонентов. Только наиболее трудные в разделении пары могут играть роль определяющих минимально необходимое число тарелок. Кроме того, для непрерывного процесса ректификации важно найти значение минимального числа тарелок, не только общее в колонне для каждой разделяемой пары, но и раздельно в ее укрепляющей и отгонной части. В некоторых случаях может оказаться, что число тарелок в отгонной части колонны будет определяться одной из разделяемых пар, а число тарелок в укрепляющей части другой разделяемой парой. Тем не менее это уравнение может быть использовано и для нахождения минимального числа тарелок в отдельных частях колонны. [c.98]

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]

Эти свойства траектории ректификации при бесконечной эффективности разделения являются общими и не зависят от числа компонентов. При четком разделении легкий ключевой компонент является устойчивым узлом многообразия Г д, а тяжелый ключевой компонент — неустойчивым узлом многообразия Траектория ректификации между этими особыми точками проходит по соединяющему их ребру концентрационного симплекса. [c.94]

В общем случае для азеотропных смесей понятие ключевых компонентов неприменимо. Естественным аналогом понятию ключевого компонента является понятие о ключевой особой точке. Если области ректификации То и Г не имеют общих особых точек, то ключевыми особыми точками будем называть устойчивый узел области ректификации наименьшей размерности Го, которой принадлежит точка верхнего продукта, и неустойчивый узел области ректификации наименьшей размерности Гв-, которой принадлежит точка нижнего продукта. [c.96]

Расчет процесса ректификации по методу температурной границы деления смеси. Принимая в качестве исходных данных состав сырья Хръ заданное разделение между дистиллятом и остатком ключевых компонентов г и г1зя = где й,-, и — моли -го компонента в дистилляте и остатке соответственно), коэффициент избытка флегмы и положение тарелки питания определяем относительный расход дистиллята г = 01Р, флегмовое число Я, число теоретических тарелок N и полные составы продуктов Хв1 и х 1- [c.126]

Рассмотрим теперь основное содержание алгоритмов оптимального анализа одноколонных систем ректификации, когда при заданном разделении ключевых компонентов % и положении (номере) тарелки питания Np. соответствующих проектному расчету, определяют следующие оптимальные параметры лроцесса и конструктивные размеры аппарата флегмовое число опт. число теоретических тарелок Мопт. расстояние между тарелками Яопт и диаметр колонны Вапт- [c.127]

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]

Блок ВыбО р осуществляет для заданного потока выбор по ТТО разделения и выбор ключевых компонентов в этом ТТО. При этом используется звристическое правило самый дешевый — первый или любые другие из указанных выше эвристических правил. Кроме того, вое потенциальные разделители, для которых коэффициент разделения между данными ключевыми компонентами не выше, чем для ректификации, могут быть сразу же исключены из рассмотрения без детальной экономической оценки. [c.293]

На рис. 201 воспроизводится материальный и энергетический балансы нроцесса ректификации, рассмотренный в гл. 10. Эта с)(ема является основой систем регулирования, которые используют для контроля материальный баланс. Самые серьезные проблемы появляются из-за изменения скорости сырьевого потока и его состава. В связи с этим очень трудно поддерживать режим в колонне, которая расположена первой по ходу сырья в схеме разделения. Если трудности возникают в основном из-за скорости подачи сырья, то можно установить контроль по соотношению потоков. Нанлуч-ший результат достигается посредством анализа некоторых ключевых компонентов данных потоков. В контроле на основании материального баланса используются данные анализа и отношение D/F. На рис. 202 показана система контроля, основанного на работе анализатора сырьевого потока. Регулируется скорость отвода продукта верха колонны и скорость подвода тепла, пропорциональная скорости подачи сырья в колонну. Эта система контроля требует дополнительного извлечения двух квадратных корней, применения множительного устройства и возможно суммирующего механизма. [c.317]

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]

Для выделения водорода и метана из очищенного газа пиролиза на современных установках используется низкотемпературная ректификация под давлением. Коэффиг.иент относительной летучести ключевой пары компонентов метан — этилен, как следует из табл. 9.4, достаточно высок, поэтому метановая колонна имеет 30 тарелок. Деэтанизация — выделение этан-этиленовой фракции (ключевые компоненты этан и пропилен) осуществляется также сравнительно легко в колоннах, имеющих 40 тарелок. [c.172]

Более надежные результаты могут быть получены нри осуществлении расчета ректификации нефтепродуктов по ключевым компонентам, в мепьшс11 степсии различающимся по температуре )си-нения, чем средние температуры кинения разделяемых комнонен-тов. Однако нри таком подходе определенные трудности возникают при выборе ключевых компопентов. Каких-либо общепринятых и получивших распространение приемов для этого в настоящее время не имеется. [c.191]

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]

Процессы ректификации, в которых разделение близкокипящих ключевых компонентов происходит при условии добавления нового компонента, называются аэеотропными или экстрактивными. [c.202]

Азеотропная ректификация относится к тем процессам, в которых добавленный компонент образует азеотрор, причем один из ключевых компонентов и этот азеотроп в процессе ра гонки становятся либо дистиллятом, либо кубовым продуктом (в зависимости от температуры кипения азеотропа). Часто образовавшийся азеотроп не является бинарным, поскольку он содержит некоторое количество обоих компонентов (точка, соответствующая этому азеотропу, находится внутри треугольной диаграммы). Такой азеотроп называется тройным. Если соотношение двух начальных компонентов в тройном азеотропе отличается от соот- [c.202]

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]

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]

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]

Диаметры ректификационных колонн для разделения многокомпонентных смесей определяют из тех же соображений, что и колонн для бинарной ректификации (ем. разд. 3.2.4), Наиболее надежный способ расчета рабочей высоты колонны — использование опытных данных по эффективности тарелок или по значениям ВЭТС (для на-садочных 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 BbiLue для компонентов, обладаюн1ИХ 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]

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]

При выводе этого уравнения автор исходил из общепринятого в теории ректификации бинарных смесей положения о том, что при условии работы колонны с минимальным флегмовым числом требуется бесконечно большое число тарелок, а следовательно, составы жидкости или пара на двух соседних тарелках будут одинаковы. Так, для выбранных ключевых компонентов автор берет следующее соотношение из уравнений (ХИ,4) материального баланса [c.91]

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]