Многокомпонентная ректификация
Лекция № 19.
Многокомпонентная ректификация
Пусть дано 5 компонентов. Расположим их по мере увеличения температур кипения
Ключевой компонент:
В – легкокипящий ключевой компонент – такой компонент, концентрация которого есть в кубе. (весь А в дистилляте)
D– ключевой тяжелокипящий компонент – еще присутствует в дистилляте (Е весь в кубе, его уже нет в дистилляте)
Флегмовое число: 
Тарелка питания: 1, 2 – номера тарелок, j-номера компонентов
Рекомендуемые материалы
, равновесие (его константа) зависит от температуры (1)
Уравнение рабочей линии:
, 
const- избыток флегмы, 
- коэффициент избытка флегмы (2)
Алгоритм расчета процесса многокомпонентной ректификации методом «от тарелки к тарелке»
Если R<
, то алгоритм зависает, мы не достигаем заданных концентраций на выходе. Тогда необходимо увеличивать
.
Абсорбция. Разделение в системе «газ – жидкость».
Абсорбция – процесс поглощения жидкостью (абсорбентом) газообразного целевого компонента.
Расчет ведут вниз и вверх от тарелки питания, т.е. в укрепляющую и отгонную части колонны.
n- степень ректификации
Процесс абсорбции с рециркуляцией
DY + L n 
, 
- относительная концентрация т.к. при этом мы будем пользоваться потоками инерта (абсорбента и газа носителя) L,D=const,
- тангенс угла наклона рабочей линии.
- потоки инерта. L – поток абсорбента. D – поток газа носителя.
XY диаграмма
Баланс по контуру 
1
, 
- равновесная 
концентрация в жидкости
Рециркуляция
· Рециркуляция увеличивает степень использования абсорбента, но и увеличивает высоту колонны, ибо уменьшается движущая сила процесса.
При рассмотрении данного вопроса, считали абсорбцию изотермической.
Расчет неизотермической абсорбции
Жидкость нагревается от t1 до t4. При этом используем приведенную линию равновесия (1), а движущая сила процесса уменьшается, увеличивая число тарелок и высоту колонны. Для уменьшения негативного эффекта приведенная линия равновесия будет иметь вид (2), а движущая сила процесса несколько увеличивается.
Вместо тарелок в колонну можно ввести змеевики, чтобы охлаждать жидкость:
Многокомпонентная абсорбция
При многокомпонентной абсорбции при известных 
,
, 
, 
и заданной 
строят для компонента В рабочую линию, через минимальный расход абсорбента и коэффициент избытка абсорбента. Затем определяют необходимое число теоретических ступеней. После этого рабочую линию компонента А перемещают параллельно рабочей линии компонента В, ибо L/D для них одно и то же, и стараются найти положение рабочей линии А, при котором число теоретических тарелок будет таким же как и при расчете для компонента В, ибо количество тарелок для этих компонентов общее. Найдя удовлетворяющее этому условию положение рабочей линии определяют и 
, а также
,
.
Прямоток
Баланс по потоку по контуру дает выражение:
- отрицательный, т.е. угол наклона прямой рабочей линии – тупой.
Максимально в аппарате при прямотоке будет 1 теоретическая ступень.
Экстракция
Экстракция – процесс разделения в несмешивающейся системе «жидкость – жидкость». Органическая фаза – масло, неорганическая – вода.
Избирательное извлечение целевого компонента из жидкой смеси с помощью жидкого растворителя (экстрагента).
Экстракт – экстрагент с целевым компонентом
Рафинат – смесь разбавителя с остатками целевого компонента.
Экстракция основана на различной растворимости целевого компонента в несмешивающихся разбавителе и экстрагенте.
Условия:
1. Должны быть 2 фазы;
2. Равновесные концентрации в фазах должны быть разные.
Аналог азеотропной точки (в ректификации) – случай, когда растворимость целевого компонента одинакова в обеих фазах.
Коэффициент распределения f(t) – функция температуры:
Первый вариант экстракции: если разбавитель и экстрагент между собой не растворяются. Тогда в фазе Х и У – бинарные смеси. При допущении полной взаимной нерастворимости экстрагента и растворителя расчет можно вести в ХУ – диаграмме. Если нет, то в каждой фазе – трехкомпонентная система (треугольная диаграмма).
Прямоточная ячейка (однократная экстракция)
Стадии экстракции:
1. Эмульгирование – рабочая стадия (основная стадия массообмена).
2. Расслаивание (отстаивание) – дополнительная стадия (массообмен не значительный).
, при 
При m=const имеем 
:
Степень извлечения – КПД процесса (сколько извлекли в отношении к тому, сколько бы могли извлечь):
- теоретический К.П.Д.
Процесс перекрестной (дробной) экстракции:
– общее количество экстрагента разбивают на две части.
Схема включает ряд последовательно – параллельных операций смешивания и сепарации фаз. Процесс проводится в каскаде ступеней, через которые последовательно перемещается исходный раствор. Поток экстрагента Э параллельно распределяется между ступенями, следовательно, на каждой ступени выводятся свои экстракты и рафинаты. Для второй ступени, исходным раствором является рафинат с предыдущей ступени.
m – коэффициент распределения,
- для первой ступени.
при 
- для двух ступеней.
- для n ступеней.
Распределение экстрагента по ступеням при перекрестной экстракции (при m=const)
= 0 – экстремум (максимум знаменателя, минимум х2)
- наиболее эффективно делить экстрагент на равные части.
Противоточная экстракция
"6 Клиническая картина черепно-мозговой травмы" - тут тоже много полезного для Вас.
Баланс компонента по контуру:
