Cтраница 2
В случае же ректификации многокомпонентных смесей фазовое равновесие выражается весьма сложными зависимостями, а полный состав продуктов разделения - дистиллата и кубового остатка - не может быть определен без предварительного расчета. Вследствие этих трудностей методы расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей изучены недостаточно. [16]
Содержание последующих глав и представляет собой разработку этого нового пути исследования и расчета процесса ректификации многокомпонентных смесей. [17]
Трудность проблемы оптимального проектирования вызывается сложностью связей и зависимостей параметров процессов, многочисленностью переменных и наложенными на ряд из них ограничениями. Вследствие этого методы оптимального проектирования, которые впервые в химической технологии начали применять для расчетов процессов ректификации многокомпонентных смесей, необходимо усовершенствовать, а пользование ими в результате разумной аппроксимации - облегчить. [18]
Одна из основных особенностей процессов разделения смесей под вакуумом состоит в том, что через ректификационные аппараты проходят небольшие массовые и, следовательно, тепловые потоки. Поэтому химические процессы, даже если они сопровождаются небольшими тепловыми эффектами, а также процессы фазового перехода ( испарение и конденсация) могут заметно влиять на расходы материальных потоков и на эффективность разделения. Математическое описание и метод расчета процесса ректификации многокомпонентной смеси с произвольным числом компонентов п, осложненного произвольным числом т химических процессов, разработаны одним из авторов с сотрудниками. [19]
Специфика расчета заключается в том, что составы исходной смеси и смеси на тарелке питания различны. Кроме того, составы продуктов разделения до расчета флегмового числа и разделяющего действия колонны могут быть найдены лишь приближенно. Поэтому создаются значительные трудности в определении режима работы, состава продуктов разделения и разделяющего действия ректификационной колонны. В связи с этим предложен ряд приближенных методов расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей. [20]
Наиболее надежные результаты дает метод расчета от тарелки к тарелке, заключающийся в совместном решении уравнений материального и теплового балансов и уравнений, описывающих условия равновесия между жидкостью и паром. Уравнения материального и теплового балансов являются линейными относительно составов материальных потоков. Уравнения же, описывающие условия равновесия между жидкостью и паром, как правило, являются трансцендентными. Решение сложной системы линейных и трансцендентных уравнений представляет большие трудности. Поэтому для описания и расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей используется блочный принцип: описание и расчет фазового равновесия образуют один блок программы расчетов, а расчет собственно процесса ректификации - второй. Принцип расчета заключается в том, что задаются флегмовым числом и составом одного из продуктов разделения в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями. Далее последовательно рассчитываются температуры и составы материальных потоков на всех тарелках ректификационной колонны, число которых определяется из условия получения второго продукта разделения требуемого качества. Найденный при таком расчете состав этого продукта сопоставляется с рассчитанным по уравнениям (1.19) по заданному составу исходной смеси и принятому в начале расчета составу первого продукта разделения. Последний корректируется на основе указанного сопоставления, и расчет продолжается до получения результатов, совпадающих с приемлемой степенью точности. [21]
Наиболее точным методом расчета процессов ректификации, одинаково применимым как для идеальных, так и для реальных систем, является известный метод расчета от тарелки к тарелке. Поскольку расчет основан на методе последовательных приближений, объем вычислений весьма велик и резко возрастает с увеличением числа компонентов. К тому же для точного расчета требуется большое количество экспериментальных данных. Поэтому еще совсем недавно, когда в инженерной практике использовали лишь простейшие средства вычислительной техники, метод от тарелки к тарелке отпугивал своей трудоемкостью. В связи с этим усилия многих ученых, работающих в области техники разделения жидких смесей, были направлены на разработку упрощенных методов расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей. Естественно, всякие упрощения достигаются ценой замены истинных закономерностей процесса приближенными схемами. Этот путь позволяет получить результат более просто и на основе использования неполных экспериментальных данных, но зато с меньшей точностью. [22]