Cтраница 3
Поэтому процесс адиабатической ректификации в граничном режиме первого класса фракционирования с полным исчерпыванием компонента для этих составов питания возможен, соответствующую часть концентрационного треугольника назовем зоной исчерпывания. [31]
Условия типов 1 и 2 были детально исследованы [45] в процессе анализа пучков траекторий обратимой ректификации для условий азеотропной смеси ( см. разд. Если при обратимой ректификации потоки пара и жидкости в питании и в точке исчерпывания компонента одинаковы, траектория адиабатической ректификации при граничном режиме первого класса фракционирования проходит через эти две точки. [32]
В точке исчерпывания компонента должна возникнуть новая зона постоянных концентраций. Это следует из анализа уравнений материального баланса и фазового равновесия на каждой тарелке: для полного исчерпывания компонента необходимо бесконечное число тарелок. В новой зоне постоянных концентраций концентрация наиболее тяжелого компонента ( в отпарной секции - наиболее легкого) уменьшается до нуля при бесконечном числе тарелок, а концентрации остальных компонентов остаются постоянными. [33]
При граничном режиме в секции одновременно существуют две зоны постоянных концентраций - старая и новая. Несмотря на то, что при граничном режиме продуктовые точки в адиабатическом и в обратимом процессах совпадают, точки исчерпывания компонента различны. Это объясняется различными условиями исчерпывания компонента в этих двух режимах. При обратимом процессе концентрации всех компонентов в зоне исчерпывания остаются постоянными, а при адиабатическом процессе концентрация крайнего по летучести компонента убывает. [34]
При граничном режиме в секции одновременно существуют две зоны постоянных концентраций - старая и новая. Несмотря на то, что при граничном режиме продуктовые точки в адиабатическом и в обратимом процессах совпадают, точки исчерпывания компонента различны. Это объясняется различными условиями исчерпывания компонента в этих двух режимах. При обратимом процессе концентрации всех компонентов в зоне исчерпывания остаются постоянными, а при адиабатическом процессе концентрация крайнего по летучести компонента убывает. [35]
Рассмотрим процесс обратимой ректификации в данном случае. При полном исчерпывании компонента потоки пара и жидкости в сечении исчерпывания максимальны и превосходят потоки в сечении питания ( см. разд. Линия VI отделяет область, для которой возможно полное исчерпывание компонента 1 в укрепляющей секции при адиабатической ректификации, от области, для которой такое исчерпывание невозможно. [36]
Влияние общей нагрузки на аппарат на ТПК показано на рис. 3 и в таблице I. Из Q - Т диаграммы рис. 3 видно, что чем выше линейная скорость потока, а следовательно, и нагрузка на аппарат, тем выше ТПК. Интересно отметить, что тепловыделение процесса в пределе, определяемом исчерпыванием лимитирующего компонента на поверхности, не стремится к одинаковому значению при различных линейных скоростях потока. [37]
Из уравнения (11.143) следует, что зона исчерпывания компонента не совпадает с верхним концом колонны обратимой ректификации. Иными словами, траектория обратимой ректификации подходит к продуктовой точке, расположенной на границе концентрационного симплекса не изнутри этого симплекса, а по его границе. Если на границе отсутствует точка, удовлетворяющая условиям (11.143), то полное исчерпывание компонента п в процессе ибрагимой ректификации невозможно, несмотря на то, что точки питания и верхнего продукта принадлежат одной области обратимой ректификации. Из приведенного ранее анализа необходимых и достаточных условий осуществимости процесса обратимой ректификации следует, что в этом случае отсутствует траектория, соединяющая точки питания и верхнего продукта и удовлетворяющая правилу касательных. [38]
Рассмотрим оставшиеся два качественно различных типа образования новой зоны постоянных концентраций при граничном режиме первого класса фракционирования. Эти типы принципиально новые, поскольку они не встречаются для идеальных смесей. Их особенность заключается в том, что новая зона постоянных концентраций возникает без исчерпывания компонента. В обоих случаях процесс ректификации наталкивается на термодинамические ограничения. Оба эти случая хорошо иллюстрирует график, приведенный на рис. 11 - 19 г ( см. разд. Если точка питания лежит в области обратимой ректификации укрепляющей секции, где наиболее тяжелым является компонент /, и расположена выше линии VI, то на ограничение наталкивается процесс адиабатической ректификации ( четвертый тип), поскольку, как указывалось выше, для этой области в точках исчерпывания компонента / при обратимой ректификации потоки пара и жидкости больше, чем в точке питания. [39]
На ограничение наталкивается процесс адиабатической ректификации, а процесс обратимой ректификации не имеет ограничений. Для исследования этого типа образования новой зоны постоянных концентраций, как и для рассмотренных ранее типов, важную роль играет анализ обратимого процесса ректификации. Как и для третьего типа, в рассматриваемом случае новая зона постоянных концентраций образуется без исчерпывания компонента. [40]
При граничном режиме в секции одновременно существуют две зоны постоянных концентраций - старая и новая. Несмотря на то, что при граничном режиме продуктовые точки в адиабатическом и в обратимом процессах совпадают, точки исчерпывания компонента различны. Это объясняется различными условиями исчерпывания компонента в этих двух режимах. При обратимом процессе концентрации всех компонентов в зоне исчерпывания остаются постоянными, а при адиабатическом процессе концентрация крайнего по летучести компонента убывает. Условия исчерпывания компонента при обратимой ректификации рассматривались ранее ( см. разд. [41]
Рассмотрим процесс дальнейшего увеличения флегмового или парового числа в секции. Тогда для этой части секции сохраняют свою силу все приведенные выше рассуждения о соответствии между адиабатическими и обратимыми режимами ректификации для всей секции при наличии всех компонентов в продукте. Что касается части секции от точки питания до точки исчерпывания компонента, то здесь процесс является необратимым в принципе, поскольку, как отмечалось выше, не могут выполняться условия равновесия в питании. Как и для случая, когда в продукте имеются все компоненты, эта инвариантность вытекает из принципа максимальной работы разделения при заданных энергозатратах. [42]
Из проведенного анализа следует, что качественные составы верхнего и нижнего продуктов разделения многопродуктовой колонны обратимой ректификации ( см. разд. II) и адиабатической ректификации в режиме минимальной флегмы одинаковы. Это соответствие имеет важное практическое значение. Оно позволяет использовать сравнительно простой анализ процесса обратимой ректификации ( см. разделы 14 и 15 гл. II) для выяснения возможных качественно различных составов продуктов в режиме минимальной флегмы для азеотропных смесей, а это, в свою очередь, позволяет синтезировать новые схемы разделения таких смесей. Однако надо иметь в виду, что составы продуктов в системе колонн обратимой ректификации ( или в многопродуктовой колонне) и в адиабатической колонне при минимальной флегме не полностью идентичны вследствие несовпадения точек исчерпывания компонентов. Поэтому такой анализ необходимо проводить для тех точек исчерпывания, которые соответствуют адиабатическому процессу. [43]
Рассмотрим оставшиеся два качественно различных типа образования новой зоны постоянных концентраций при граничном режиме первого класса фракционирования. Эти типы принципиально новые, поскольку они не встречаются для идеальных смесей. Их особенность заключается в том, что новая зона постоянных концентраций возникает без исчерпывания компонента. В обоих случаях процесс ректификации наталкивается на термодинамические ограничения. Оба эти случая хорошо иллюстрирует график, приведенный на рис. 11 - 19 г ( см. разд. Если точка питания лежит в области обратимой ректификации укрепляющей секции, где наиболее тяжелым является компонент /, и расположена выше линии VI, то на ограничение наталкивается процесс адиабатической ректификации ( четвертый тип), поскольку, как указывалось выше, для этой области в точках исчерпывания компонента / при обратимой ректификации потоки пара и жидкости больше, чем в точке питания. [44]