Cтраница 2
Полный межступенчатый поток, который является мерой производительности разделительного каскада, очевидно, будет пропорционален числу ступеней и межступенчатому потоку. Таким образом, он будет обратно пропорционален квадрату коэфициента обогащения. Поэтому для установления масштаба процесса разделения важно знать коэфициент обогащения. [16]
Степень обогащения, осуществляемого одной ступенью каскада, зависит от коэфициента разделения, присущего ступени, от величины потока нетто через ступень и от межступенчатого потока. Эти величины будут обсуждены в следующих параграфах. [17]
Хотя применение каскада колонн уменьшающегося размера снижает размер и стоимость установки и количество задерживающегося в ней вещества ( захвата), оно не изменяет расход химикалий, который определяется межступенчатым потоком, требуемым в точке подачи. В этом состоит важное различие между частично обратимым процессом, подобным химическому обмену, с одной стороны, и потенциально обратимым процессом, подобным ректификации, или необратимым процессом термической диффузии, с другой стороны. [18]
Это вводит новую константу процесса Ht - высоту единицы передачи, которая устанавливает общую длину колонны при дифференциальном процессе. Минимальный межступенчатый поток дается одним и тем же уравнением ( 8) или ( 9) как для дифференциального, так и для ступенчатого процесса. [19]
В этих процессах разделение на каждой ступени осуществляется необратимой деградацией энергии, а не термодинамически обратимым равновесием, как при ректификации, абсорбции или химическом обмене. Для поддержания межступенчатого потока требуется также подвод энергии. В дальнейшем будет показано, что минимальная работа разделения при необратимом процессе обратно пропорциональна квадрату коэфициента обогащения и обеспечивается применением более низкого межступенчатого потока у концов каскада-мест отвода продукта, чем в точке подачи материала. [20]
![]() |
Система для уменьшения возрастания энтропии при ректификации материала низкой концентрации. [21] |
Как мы увидим, тот же принцип имеет большое значение для уменьшения работы разделения при необратимых процессах. В этих процессах межступенчатый поток изменяется от ступени к ступени, согласно правилу, аналогичному применяемому при идеальной дестил-ляции. [22]
Для выполнения разделения с практически осуществимым числом ступеней обычно применяют межступенчатый поток, в 1 5 раза или даже больше превышающий величину минимального потока. Следует отметить две особенности минимального межступенчатого потока: 1) он обратно пропорционален коэфициенту обогащения и 2) минимальный межступенчатый поток тем больше, чем больше разность концентраций между веществом на ступени у и дейтил-латом. Это последнее свойство обусловливает возможность уменьшения межступенчатого потока и позволяет уменьшить размеры аппаратов при разделении общего интервала концентрирования на отдельные ступени каскада, если такое разделение выгодно экономически. [23]
Мощность завода по обогащению урана, где применяется метод газовой диффузии, довольно точно может быть охарактеризован не только суммарной разделительной работой, но и потребляемой мощностью, которая определяется суммарным расходом газа, прокачиваемого компрессорами через все ступени. Необходимое количество применяемых на заводе пористых перегородок и потребляемая мощность компрессоров пропорциональны суммарному расходу G всех межступенчатых потоков по обогатительной 00б0г и обеднительной С0бедн ветвям. [24]
Мощность завода по обогащению урана, где применяется метод газовой диффузии, довольно точно может быть охарактеризован не только суммарной разделительной работой, но и потребляемой мощностью, которая определяется суммарным расходом газа, прокачиваемого компрессорами через все ступени. Необходимое количество применяемых на заводе пористых перегородок и потребляемая мощность компрессоров пропорциональны суммарному расходу G всех межступенчатых потоков по обогатительной G06or и обеднительной 00бедн ветвям. [25]
Для выполнения разделения с практически осуществимым числом ступеней обычно применяют межступенчатый поток, в 1 5 раза или даже больше превышающий величину минимального потока. Следует отметить две особенности минимального межступенчатого потока: 1) он обратно пропорционален коэфициенту обогащения и 2) минимальный межступенчатый поток тем больше, чем больше разность концентраций между веществом на ступени у и дейтил-латом. Это последнее свойство обусловливает возможность уменьшения межступенчатого потока и позволяет уменьшить размеры аппаратов при разделении общего интервала концентрирования на отдельные ступени каскада, если такое разделение выгодно экономически. [26]
Каждая ступень дает два потока, отличающиеся по составу. Каждая ступень питается двумя потоками: направленным вниз от ступени, ближайшей к верхней точке каскада, и направленным вверх от ступени, ближайшей к нижней части каскада. На рис. 1 приведены буквенные обозначения количества и состава потоков разгоняемого материала, продукта и межступенчатых потоков. [27]
Для выполнения разделения с практически осуществимым числом ступеней обычно применяют межступенчатый поток, в 1 5 раза или даже больше превышающий величину минимального потока. Следует отметить две особенности минимального межступенчатого потока: 1) он обратно пропорционален коэфициенту обогащения и 2) минимальный межступенчатый поток тем больше, чем больше разность концентраций между веществом на ступени у и дейтил-латом. Это последнее свойство обусловливает возможность уменьшения межступенчатого потока и позволяет уменьшить размеры аппаратов при разделении общего интервала концентрирования на отдельные ступени каскада, если такое разделение выгодно экономически. [28]
Вследствие таких низких значений коэфициентов разделения, требуется оборудование очень большого объема по сравнению со скоростью подачи продукта. Это обусловливает большой постоянный расход и продолжительный пусковой период. Юрэй нашел, что для уменьшения расходов и сокращения пускового периода выгодно проводить процесс в каскаде колонн, у которых межступенчатый поток, диаметр и количество задерживающегося продукта на теоретическую тарелку последовательно уменьшаются от точки подачи до конца колонны - места отвода продукта - таким образом, что отношение межступенчатого потока к минимальному потоку приблизительно равно 2 во всей установке. [29]
В этих процессах разделение на каждой ступени осуществляется необратимой деградацией энергии, а не термодинамически обратимым равновесием, как при ректификации, абсорбции или химическом обмене. Для поддержания межступенчатого потока требуется также подвод энергии. В дальнейшем будет показано, что минимальная работа разделения при необратимом процессе обратно пропорциональна квадрату коэфициента обогащения и обеспечивается применением более низкого межступенчатого потока у концов каскада-мест отвода продукта, чем в точке подачи материала. [30]