Процесс - ректификация - тройная смесь
Cтраница 3
Увеличение числа разделяемых компонентов до трех приводит к существенному увеличению трудоемкости расчета процесса разделения по сравнению с расчетами, выполняемыми для разделения бинарных смесей. В работе [46] приводится изложение расчета процесса ректификации тройной смеси кислород - аргон - азот на ЭВМ, который наряду с повышением скорости расчета дает возможность более обоснованно подойти к выбору оптимальных параметров процесса разделения. [31]
До настоящего времени часто процесс ректификации воздуха рассчитывают по диаграмме равновесия для бинарной смеси кислород - азот, а при определении числа действительных тарелок в колонне вводят условный, уменьшенный в несколько раз, коэффициент эффективности тарелки. Однако степень условного снижения коэффициента эффективности тарелки не может быть определена заранее без расчета в каждом конкретном случае процесса ректификации тройной смеси. [32]
Значительное расширение производства аргона также требует более углубленного изучения процесса ректификации тройной смеси С 2 - Аг - N2, в результате которого происходит накопление аргона в определенных зонах колонны низкого давления. Правильное определение места отбора аргонной фракции ( 8 - 10 % Аг) возможно при выполнении ступенчатого расчета процесса ректификации тройной смеси Оз - Аг - N2; такой расчет может основываться лишь на данных о фазовом равновесии жидкости и пара при давлении в колонне 1 2 - 1 4 ата. [33]
Изучение факторов, влияющих ка распределение компонентов по высоте верхней колонны воздухоразделительного аппарата при отборе аргонной фракции представляет собой весьма важную часть исследования процесса ректификации тройной смеси кислород - аргон-азот и непосредственно связано с количеством и качеством получаемого аргона, кислорода и азота. При отборе аргонной фракции существенно изменяется картина распределения компонентов по высоте колонны и влияние аргона на процесс ректификации в верхней колонне проявляется иначе, чем при режимах без отбора фракции. [34]
При расчете процесса ректификации воздух следует рассматривать как тройную смесь кислород - аргон - азот. Исключение составляет случай получения кислорода с концентрацией менее 96 % О2, когда ЧТТ, определенное при рассмотрении воздуха как бинарной смеси кислород - азот, близко к результатам расчета процесса ректификации тройной смеси. [35]
При отсчете числа тарелок сверху вниз по колонне на диаграммах х-у пользуются равновесными кривыми постоянного состава пара, а при расчете снизу вверх - равновесными кривыми постоянного состава жидкости. Расчет процесса ректификации бинарной смеси кислород - - азот, который может быть применен в случае получения кислорода с содержанием: менее 96 % О2, может рассматриваться как частный случай расчета процесса ректификации тройной смеси при г / 2 0 % Аг. [36]
Последнее обстоятельство позволяет получить в результате расчета очень хорошую качественную ( а при использовании новых диаграмм, появившихся в последнее время, и количественную) картину процесса ректификации тройной смеси. И хотя в настоящее время ВНИИкимашем предложен новый относительно более простой способ расчета, метод М. Б. Столпера при некоторой модификации, использовании новых диаграмм, ряда вспомогательных графиков и счетно-решающих устройств может с успехом применяться для инженерных расчетов процесса ректификации тройной смеси. Сам автор считает свой метод развитием метода Пуаншона, приложением его для расчета трех-компонентной смеси. Для наглядности и лучшего понимания метода приводится изображение процесса в пространственной диаграмме. [37]
Соотношения между концентрационными напорами на тарелках, а следовательно, между ЧТТ, получаемыми при рассмотрении процесса ректификации воздуха как тройной и к-ак бинарной смеси, зависят от концентраций продуктов разделения и флегмовых чисел в колонне и могут изменяться в широких пределах. Соотношение между ЧТТ увеличивается по мере повышения содержания аргона на тарелках и уменьшения флегмовых чисел в колонне. При флегмовых числах, близких к минимальным для процесса ректификации тройной смеси, указанное соотношение очень сильно возрастает, а при малых содержаниях аргона на тарелках оно приближается к единице. [38]
Опубликование соответствующих уточненных диаграмм 38 ] создает предпосылки для более широкого применения этого прогрессивного метода. Следует отметить, что именно отсутствие точных диаграмм вынуждало исследователей применять в каждом отдельном случае сложные аналитические или графоаналитические расчеты и тормозило появление достоверных вспомогательных графических зависимостей. Построение подобных графиков с использованием точных диаграмм значительно упростило бы расчеты процесса ректификации тройных смесей кислород-аргон-азот. К сожалению, число их ограничено и построены они для отдельных, не всегда типичных случаев. Для более подробного ознакомления с применяемыми в настоящее время методами расчета процесса ректификации тройной смеси кислород-аргон-азот ниже приведены основные положения методов расчета, предложенных инж. [39]
Максимальное содержание аргона на тарелках нижней колонны обычно не превышает 1 5 % в паре и 2 5 % в жидкости. Только при очень большом числе тарелок в колонне и отборе азотной флегмы с очень малым содержанием кислорода содержание аргона в жидкости на тарелках может достигать 5 % и даже больше. Число теоретических тарелок при расчете процесса ректификации по диаграмме равновесия для тройной смеси практически такое же, как и при расчете по диаграмме для бинарной смеси кислород - азот. Однако расчет процесса ректификации тройной смеси в нижней колонне необходим для определения содержания аргона в азотной флегме и кубовой жидкости, без чего не может быть проведен расчет процесса ректификации в верхней колонне. [40]
Максимальное содержание аргона на тарелках нижней колонны обычно не превышает 1 5 % в паре и 2 5 % в жидкости. Только при очень большом числе тарелок в колонне и отборе азотной флегмы с очень малым содержанием кислорода содержание аргона в жидкости на тарелках может достигать 5 % и более. Число теоретических тарелок при расчете процесса ректификации по диаграмме равновесия для тройной смеси практически такое же, как и при расчете по диаграмме для бинарной смеси кислород-азот. Однако расчет процесса ректификации тройной смеси в нижней колонне необходим для определения содержания аргона в азотной флегме и кубовой жидкости, без чего не может быть проведен расчет процесса ректификации в верхней колонне. [42]
Метод расчета ректификации тройной смеси О2 - Ar - N2, предложенный Г. Б. Наринским [46, 64], более прост по сравнению с первым. По этому методу число теоретических тарелок ректификационной колонны определяют путем одновременного взаимосвязанного построения в диаграммах х - у для смесей двух компонентов - кислорода и аргона или аргона и азота. При этом дополнительно используют диаграмму Я - х для бинарной смеси О2 - N2, с помощью которой учитывают изменение теплоты фазового превращения при испарении смеси по высоте колонны. В работах [46, 64] приводится подробное описание этого метода, а в работах [58, 64] рассмотрены примеры расчета процесса ректификации тройной смеси в воздухоразделительной колонне. [43]
Опубликование соответствующих уточненных диаграмм 38 ] создает предпосылки для более широкого применения этого прогрессивного метода. Следует отметить, что именно отсутствие точных диаграмм вынуждало исследователей применять в каждом отдельном случае сложные аналитические или графоаналитические расчеты и тормозило появление достоверных вспомогательных графических зависимостей. Построение подобных графиков с использованием точных диаграмм значительно упростило бы расчеты процесса ректификации тройных смесей кислород-аргон-азот. К сожалению, число их ограничено и построены они для отдельных, не всегда типичных случаев. Для более подробного ознакомления с применяемыми в настоящее время методами расчета процесса ректификации тройной смеси кислород-аргон-азот ниже приведены основные положения методов расчета, предложенных инж. [44]
Особенно важно при этом по возможности точнее определить флегмовые отношения для тех участков, где рабочие линии наиболее близко подходят к равновесным кривым. В то же время в статье Г. Б. Нарин - ского показано, что метод учета изменения теплоты испарения смесей по высоте колонны не очень сильно влияет на ход линий ректификации и требуемое число тарелок. Наиболее близкими являются способ расчета в пространственной х - / диаграмме смеси кислород-аргон-азот ( если поверхности пара и жидкости считать плоскостями) и способ переноса точек из х - / диаграммы смеси кислород-азот для каждой теоретической тарелки, исходя из содержания азота в смеси. Этот вариант неприемлем ввиду его сложности. Для практических расчетов рекомендуется такой вариант, когда построение рабочих линий производится путем переноса точек из х - / диаграммы для смеси кислород-азот по содержанию кислорода в смеси. При этом флегмовые отношения для смесей нижней части колонны берутся по точке, соответствующей получаемому кислороду, а для остальных сечений колонны - по точке пересечения рабочих линий. Обычно расчет процесса ректификации тройной смеси кислород-аргон-азот производится по диаграмме равновесия, состоящей из диаграммы у-х для кислорода и аргона. [45]
Страницы: 1 2 3