ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Траектории обратимой ректификации азеотропных смесей при полном исчерпывании одного из компонентов в каждой секции из "Многокомпонентная ректификация" Для построения траекторий обратимой ректификации в концентрационном симплексе достаточно построить линии, во всех точках которых выражение (И.59) или (И.60) сохраняет постоянное значение. Поскольку при обратимой ректификации фигуративная точка питания лежит на траектории процесса (иначе возникла бы термодинамическая необратимость в районе ввода питания в колонну), одна и та же траектория соответствует всем возможным точкам питания, расположенным на ней. Вместе с тем каждая траектория соответствует определенной продуктовой точке, расположенной на границе концентрационного симплекса (для трехкомпонентных смесей — на стороне концентрационного треугольника). [c.70] Следует отметить, что траектории обратимой ректификации с полным исчерпыванием компонента не могут пересекаться внутри концентрационного симплекса, поскольку выражения (П.59) и (П.60) во всех неособых точках могут иметь только одно значение. Из выражений (П.59) и (П.60) видно, что узловыми особыми точками для траекторий обратимой ректификации являются точки, в которых Ki = или Кп= и одновременно числитель выражений (И.59) и (П.60) обращается в ноль (такой точкой, в частности, всегда является верщина, соответствующая исчерпывающемуся компоненту). Вместе с тем одной и той же продуктовой точке может соответствовать более одной траектории обратимой ректификации. [c.70] Для рассматриваемой смеси в отпарной секции могут исчерпываться компоненты 2 и 3. В соответствии с этим концентрационный треугольник разделяется а2з-линией на две области обратимой ректификации. В области, примыкающей к вершине 1, исчерпывается компонент 2 (рис. П-19,г). [c.72] Все траектории отпарной секции являются истинными, т. е. процесс обратимой ректификации с полным исчерпыванием одного компонента в отпарной секции может быть осуществлен при любом составе питания. [c.73] Проведенный анализ показывает, что структура пучков траекторий обратимой ректификации для укрепляющей и отпарной секций качественно отличается от структуры пучков с-линий и линий дистилляции (рис. II-—19,6) и носит более сложный характер. В отличие от пучков с-линий и линий дистилляции, имеющих по две узловых точки, пучки траекторий обратимой ректификации могут иметь одну узловую точку, две узловые точки или не иметь узловых точек. Пучки траекторий обратимой ректификации, имеющие две узловые точки, носят мнимый характер. Для пучков траекторий, не имеющих узловых точек, процесс может идти в двух направлениях. Пучки траекторий исчерпывания различных компонентов, заполняющие области обратимой ректификации, отделяются один от другого соответствующими а-линиями. Части пучков, заполняющие подобласти обратимой ректификации, отделяются одна от другой особыми траекториями сепаратрисами, соединяющими узел пучка и азеотроп, и траекториями, касательными к стороне концентрационного треугольника. Отметим также, что седло для с-линий и линий дистилляции может служить узлом для траекторий обратимой ректификации. [c.73] Реальным частям пучков соответствуют открытые подобласти обратимой ректификации, фиктивным — з а м к н у т ы е. [c.73] Хотя а-линии ограничивают пучки траекторий внутри концентрационного треугольника, соответствующие а-точки (не азеотропы) на сторонах не являются ограничениями процесса (например, ааз-точка на стороне 1—2 не ограничивает траектории исчерпывания компонента 5). [c.73] Для анализа процесса обратимой ректификации важное значение имеет не только расположение траекторий, но и характер изменения потоков пара и жидкости по высоте, т. е. распределение зон подвода и отвода тепла по высоте колонны. [c.74] Для исследования этого вопроса были построены графики линий i i = onst рассматриваемой смеси (рис. П—20, а—в). Из их рассмотрения видно, что на стороне 1—2 имеются минимумы К для всех трех компонентов. На других стороных К изменяются монотонно. Поверхности К над площадью концентрационного треугольника имеют седловые точки на стороне или внутри треугольника. [c.75] Для большей части траекторий отпарной секции с исчерпыванием компонента 3 (в случае Xwi 0,023) имеется один минимум внутри концентрационного треугольника и один максимум в точке исчерпывания компонента 3. В процессе обратимой ректификации необходимо подводить тепло в нижнюю часть секции, отводить — из средней и снова подводить — в верхнюю. [c.77] Линия min К2 (см. линию IV на рис. П-19,г) делит область обратимой ректификации отпарной секции на две подобласти, поскольку эта линия является линией особых точек. [c.77] Другая интересная особенность траекторий этого пучка заключается в том, что концентрация исчерпывающегося компонента 2 может проходить через максимум в процессе обратимой ректификации. При этом точки максимума концентрации этого компонента не совпадают с точками максимума потоков. [c.77] При исследовании процесса обратимой ректификации наиболее важен вопрос об ограничениях процесса и переходимости границ областей ректификации при бесконечной флегме. Из сопоставления пучков траекторий, показанных на рисунках II-19,6 и II-19,в, видно, что граница между областями ректификации (сепаратриса седлового азеотропа) переходима траекториями обратимой ректификации на значительном участке своей протяженности (кроме участка, непосредственно примыкающего к седловому азеотропу). Полное исчерпывание компонента 1 возможно для любых составов питания, попадающих в открытую подобласть обратимой ректификации, расположенную ниже граничной траектории, касательной к стороне 1—2. Это означает, что в реальном процессе неадиабатической ректификации с конечным числом ступеней разделения можно получить любую сколь угодно малую концентрацию компонента 1 в верхнем продукте. В то же время в режиме бесконечной флегмы ни при каком составе питания и ни при каком числе ступеней разделения нельзя добиться полного исчерпывания компонента 1 в верхнем продукте. [c.77] Для четырехкомпонентных смесей при обратимой ректификации с полным исчерпыванием компонента в секции продуктовые точки лежат на гранях концентрационного тетраэдра. Если точка питания лежит на двухиндексной -поверхности, то одна из продуктовых точек лежит на ребре концентрационного тетраэдра, а траектория обратимой ректификации для одной из секций лежит частично в этой а-поверхности, частично на одной из граней тетраэдра и частично на ребре тетраэдра. [c.79] Если точка питания лежит на трехиндексной а-линии, то одна из продуктовых точек является верщиной концентрационного тетраэдра траектория обратимой ректификации для одной из секций частично совпадает с трехиндексной а-линией, затем (после исчерпывания одного из компонентов) совпадает с а-линией, лежащей на одной из граней тетраэдра, и, наконец, проходит по ребру тетраэдра. [c.79] Вернуться к основной статье