ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет ректификации смесей близкокипящих компонентов способом от тарелки к тарелке из "Разделение многокомпонентных смесей" Важное достоинство способа от тарелки к тарелке заключается в том, что принципиально с его помощью можно проводить расчет на любое число тарелок, в то время как при применении других способов (матричного, встречного , с независимым определением концентраций) число тарелок пропорционально памяти машины . Кроме того, отыскание оптимальной тарелки питания производится по определеииому критерию, без специальных итераций. [c.48] Поэтому, исходя из первой особенности ректификации смесей близкокипящих компонентов (большое М), разработанные нами методики базируются на способе от тарелки к тарелке . [c.48] Исходными данными при расчете по рассматриваемому методу являются состав и состояние смеси, поступающей на разделение, количество продуктов разделения, флегмовое число и концентрация извлекаемого компонента в продуктах разделения. В результате расчета определяют число тарелок в колонне и концентрации всех компонентов на всех тарелках. [c.49] Таким образом, метод отвечает наиболее распространенной, проектной, постановке задач. [c.49] При расчете процесса с получением извлекаемого компонента в дистилляте за начальную студень принимают кипятильник. Если извлекаемый компонент получают в кубовом остатке, то в качестве начальной ступени принимают дефлегматор. [c.49] Строго говоря, точное значение номера тарелки питания необходимо определять путем подбора, исходя из условия, что при заданном флегмовом числе общее число тарелок в колонне минимально. Однако для некоторых задач этот трудоемкий процесс нахождения оптимального места ввода питания становится излишним, так как использование критерия (П1,4) или (И1,5) обеспечивает достаточную точность. [c.49] Если расчет ведут в направлении от кипятильника к деф-легматору, то номер последней ступени (дефлегматора) определяется в результате сравнения концентрации извлекаемого компонента в паре на очередной тарелке с заданной концентрацией этого компонента в дистилляте. Последней ступенью колонны будет первая (при расчете от тарелки к тарелке ) ступень, на которой концентрация извлекаемого компонента в паре больше заданной. [c.50] По рассматриваемой методике для выполнения уравнения материального баланса колонны использован метод последовательных приближений. В первом приближении концентрации всех компонентов в продуктах разделения принимаются ориентировочно (например, из условия, что все компоненты, кроме ключевых, — нераспределяющиеся, т. е. целиком переходят в один из продуктов разделения). [c.50] Расчет продолжают до тех пор, пока концентрации всех компонентов в продукте (соответствующем начальному сечению), полученные в результате двух последних приближений, НС будут отличаться в пределах заданной точности. [c.50] Как видно из изложенного, расчет ректификации близкокп пящих смесей возможен по двум вариантам, в зависимости от того, отбирается целевой компонент в дистиллят или в кубовы г остаток. Однако оба варианта можно свести к одному алгоритму и, следовательно, упростить программу. Для этого достаточно при переходе от одного варианта к другому произвести в уравнениях перестановку, т. е. поменять местами соответственно у -л X, й т, Ц VI Vf, L -а V, В тл W, VI выполнить подстановку 1/а вместо а. Очевидно, что после такой замены уравнение для укрепляющей секции будет относиться к исчерпывающей, и наоборот. [c.50] Рассмотренная методика была запрограммирована для машины Урал-1 . Особенностью программы является то, что составы пара и жидкости на всех ступенях колонны, кроме начальной, не запоминаются, поэтому по данной программе может быть выполнен расчет колонны практически с неограниченно большим числом тарелок. Для получения значений концентраций по всем компонентам на всех тарелках проводят еще одно приближение (после того, как достигнута требуемая точность) и в процессе счета результаты выводят на печать. [c.51] На рис. 6 приведено распре-. деление концентраций компонен- J тов в жидкости по высоте колонны при i =l8, концентрации о-ксилола в продукте 98% и степени извлечения о-ксилола 0,95. [c.51] Из рисунка видно, что концентрации этилбензола и п-ксилола в кубовом остатке близки к нулю. Поэтому уже во втором приближении была достигнута заданная точность определения концентрации (0,0001 мюл. доли). [c.51] В расчете ректификации данной смеси при менее четком разделении, а также в расчете других смесей наблюдалась хорошая сходимость в процессе приближения. Машинное время расчета данной задачи составляло 2—3 мин на 100 тарелок ( Урал-1 ). [c.51] Существует новый подход к решению задачи обеспечения сходимости итераций. Он заключается в замене метода последовательных приближений методом логического поиска точной концентрации самого легкого компонента в начальном сечении (для остальных компонентов сохранен метод последовательных приближений). [c.52] Для отыскания ряда логических критериев и условий, обеспечивающих сходимость расчета, на вычислительной машине было проведено расчетное исследование четырехкомп онентных смесей. [c.52] Каждая итерация (потарелочный расчет) заканчивалась после того, как сходился материальный баланс по самому легкому компоненту. Расхождение баланса определялось по легкому ключевому компоненту. [c.52] Перечисленным особенностям соответствуют зоны 1—7 на графиках — Ь (см. рис. 7 и 8). [c.53] Указанное исследование иллюстрируется двумя примерами. Условия к обоим примерам для удобства дальнейшего изложения даны вместе и предшествуют их анализу. [c.53] Вернуться к основной статье