Способ разделения многокомпонентной смеси

=Ц . ехр (- ), 1 10где 1 - номер -й секции, изменяющийся от 1 до Н включительно 5Я - количество секций;С - температура кипения НКК С;С - температура кипения ВКК, С;- количество теплоподвода, хао 10рактериэующее тип разделяе"мой смеси и качество продукЬтов разделения ккал/ч;Я - количество тенлоподвода в-ю секцию ккал/ч.15Величина теплоотвода Я, из 1-й ступени конденсации рассчитывается по формулед 4 ь И+1(ехр ( в в в ) 1=1О (2)о С М206где- количество теплоотвода, характеризующее тип. разделяемой смеси и качества продуктовразделения, ккал/ч; 25Ц. - количество теплоотвода изз.-й секции, ккал/ч.Проведены расчеты процесса разделения смеси по известному и предла" гаемому способу при различных соста вах исходной смеси гексана:гептана,Принятые составы смеси приведены в табл.1.Расход смеси во всех вариантах равен 100 т/ч, суммарный теплоподвод 35 в ступени испарения равен суммарному теплоотводу из ступеней и равен 6000 ккал/ч Давление в аппарате принято равным 0,1 М 1 а.П р и м е р 1 (по прототипу) Раз деление осуществляется в аппарате, состоящем из одной ступени конденсации. Между ступенями установлены эле- менты массообменного контактирования. Исходная смесь вводится в свободное 45 пространство под элементы контактирования. В .расчетах элементы контактирования рассматривались как теоретическая ступень контакта.П р и м е р 2 (по известному спо 50 . собу). Разделение осуществляется в ,аппарате, состоящем из 6 ступеней неадиабатической конденсации - испарения. Здесь в каждой ступени количество отведенного тепла равно количеству подведенного тепла. Паровая фаза исходной смеси вводится в третью . ступень, жидкая фаза - в четвертуЬ В каждой ступени испарившнйся паровой поток после контакта смешиваетсяс паровым потоком из предыдущей ступени.П р и м е р 3 (по предлагаемомуспособу). Рассмотрено шесть вариантовработы аппарата по этому способу.Первые четыре варианта в . способреализуется в аппарате при различныхвеличинах теплоотвода из ступеней конденсации и теплоотвода в ступени ис"парения при наличии в ступенях элементов массообменного контакта.В пятом варианте теплоподвод и теплоотвод соответствуют варианту 3, однаков ступенях отсутствуют элементы массообменного контакта, В шестом варианте теплоотвод и теплоподвод по длине аппарата рассчитаны по экспоненциальной зависимости (1) и (2), Исходная смесь, как в примере. 2, вводится между третьей и четвертой ступенямиВеличины теплоотвода и теплоподвода по ступеням конденсации и испарения приведены в табл.2.Основные режимные параметры работыпо предлагаемому способу для различных составов смеси приведены в табл.3, 4 и 5.Из представленных данных следует,что при одинаковых суммарных тепловых затратах качество продуктов разделения в предлагаемом способе вышечем в известных способах.Процесс одноступенчатой конденсации и испарения в примере 1 (прототип) менее эффективен, чем многоступенчатой в примере 3 (предлагаемыйспособ). Однако при равном теплоотводе и теплоподводе в ступени, соответствующем процессу неадиабатическойректификации в примере,2, разделениесмеси осуществляется также неэффективно,С ФРоцесс Разделения смеси улучшается, если в ступенях конденсации ииспарения величина теплоотвода не со"ответствует величине теплоподвода,причем в ступенях обогащения пара ниэкокнпящими компонентами величина теплоотвода превышает величину теплоподвода (пример 3), Укаэанная разностьотвода и подвода тепла тем больше,чем ближе располагается ступень конденсации и испарения к концу аппара-,та из которого выводится низкокипя53 6аоба сохраняются. Так, несмотря на отсутствие элементов массообменного контактирования качества продуктов разделения в примере 3,5 лучше, чем в примерах 1 и 2.Из приведенных в табл. 2 - 5 данных видно, что наиболее оптимальными являются величины теплоподвода и теплоотвода, рассчитанные по экспоненциальным зависимостям (1) и (2),Разделением многокомпонентной смеси в этом случае достигается лучшее качество по сравнению с известными способами и прототипом.Исследования, проведенные на смеси гептан;толуол,также показали эффективность разделения смеси при теплоподводе и теплоотводе, рассчитанным по формуле (1) и (2). Как видно из проведенных исследований, использование предлагаемого способа разделения многокомпонентной смеси обеспечивает повышение качества продуктов разделения. Способ разделения многокомпонентной смеси, включающий стадии много-.ступенчатой конденсации пара и многоступенчатого испарения жидкости, смешение после контакта сконденсированной части пара с неиспарившейсячастью жидкости и испарившейся частижидкости с несконденсированной частьюпара, возрастающий в направлении движения пара отвод тепла из ступенейконденсации, возрастающий в направлении движения жидкости подвод теплав ступени испарения, ступени обогащения пара низкокипящими компонентамии жидкости высококипящими компонентами, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества продуктов разделения, подвод тепла поступеням испарения и отвод тепла изступеней конденсации осуществляют поэкспоненциальной зависимости и возрастающий подвод и отвод тепла осуществляют по всем ступеням и в ступенях обогащения пара низкокипящимикомпонентами величина отвода теплапревышает величину подвода тепла,вступенях обогащения жидкости высококипящими компонентами величина подвода тепла превышает величину отвода тепла. 55Как следует из данных расчета примера 3.5, даже при отсутствии в аппарате элементов массообменного контакта преимущества предлагаемого спо 515602щий продукт разделения Р,. Аналогично в ступенях обогащения жидкости высококипящими компонентами величинаподвода тепла превышает величину отвода тепла. При этом разность под 5вода и отвода тепла тем больше, чемближе располагается ступень испаренияи конденсации к концу аппарата, изкоторого выводится высококипящий продукт разделения Р,Однако чрезмерное увеличение разности между теплоподводом и теплоотводом нежелательно. Как.показали дополнительные расчеты, при подводе иотводе тепла в ступени конденсации ииспарения по аналогии со способом термодинамически обратимой ректификации,при котором в ступенях обогащения пара низкокипящими компонентами отсутствовал теплоподвод и в ступенях обогащения жидкости высококипящими компонентами отсутствовал теплоотвод, качества продуктов разделения были хуже,чем в предлагаемом способе, Такой вывод можно сделать также по результатам расчета примера 3, 4. В этомпримере величина теплоотвода в ступе- Ф о р м у л а н з о б р е т е н и янях обогащения пара низкокипящими компонентами много больше величины теплоподвода и наоборот на противоположеной половине аппарата намного преобладает величина теплоподвода, Качества продуктов разделения в этом примере хуже, чем в примерах 3.2, 3,3и 3.6.Из данных расчета примера 3, 4 следует также, что чрезмерная концентрация теплоотвода и теплоподвода наконцах аппарата нежелательна. В этом 40случае предлагаемый способ будетблизок к прототипу (пример 1), который менее эффективен, С другой стороны, из данных расчета примера 3.1следует, что уменьшение разности между теплоотводом и теплоподводом подлине аппарата приводит к ухудшениюразделения смеси. В этом случае способ будет близок к известному способупримера 2, который также менее эффективен. В зависимости от свойств разделяемой смеси указанная разностьмежду подводом и отводом тепла будетразличаться.- оТемпература, . Ссырьяпотока Э 3потока ЭДоля отгона сырья(мас.)Теплосодержание,Икал/чсырьяпотока Э,потока ЭтКонцентрация гексана в потоке Э 3,мас.йКонцентрация тел"тана в потоке Эамас.й 10021,1 78,9 100 100 21,0 2,1 79 эо 789 10021,079,0 10021,878,2 10021,178,9 10021,278,8 10021,278,8 88,9 60,9 91,9 88,9 81,7 9,6 88,9 68,981,1 82,1.91,6 9 1,5 88,9 82,9 91,2 88,9 88,9 68,9 82,4 91,4 68,981,3 91,7 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 0,22 6500 2649 3851 6500 2657 3648 6500 6500 2645 2664 3855 3836 6500 2638 3862 6500 2679 3821 6500 2807 3693 6500 2673 3829 62,22 65,69 , 66, 28 63, 13 64,32 67,25 60,61 , 39,38 85,00 85,85 вбфгз 86,00 85,21 85,51 84,59 78)95 Т а б л и ц а 4 Параметры Пример 3.2 3.3 . 3.4 3,5 3.6 3,1 10049,950,3 300 100 10049 ф 4 49,4 49450,6 50;Ь 50,6 10049,550,5 30049,550,5 10049,450,6 10049,3 50,7 82,7 79,0 86,5 82,7 82,7 18,882,7 88,7 82,1 82,1 78,2 81,3 вг,7 77,9 67,7 вгэ 7 78,3 87,2 82,7 78,3 87,2 82,8 77,9 87,7 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 8500 6157 2343 8500 6176 2324 8500 6304 2196 8500 6185 9317 8500 8500 8500 6144 6159 6158 2356 234 1 2342 85006141 2359 Расход,т/ч, сырьяпотока Э 3потока ЭТемпература, Ссырьяпотока Эпотока ЭаДоля отгона сырья10 1560253 Продолжение табл,4 Пример Параметры Концентрация гек"сана в потоке 01,мас.ХКонцентрация гелтана в потоке Ра,мас.Х 76, Эб 76 э 32 74199 75 в 12 75,19 72, 94 61, 16 75,4 В 75 е 67 75,66 74,4 74,53 74,59 72,50 72,98 61,11 Пример3,1 3.2 3.3 3.4 Параметры т 3.5 3.6 100 1000000 771 77 771 771 22 в 9 229 229 221 9 100 77,1 22;9 00 77, 22,9 10077,222,8 10077,322,9 76,8 76,8 76,8 76,8 74,2 83 в 5 76,8 74,0 843 76,8 74,0 84,1 76,8 74,3 83,2 76,8 74,1 83,8 76,8 74,5 82,8 76,8 74,8 82,0 О, 77 0, 77 0, 77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 105009507993 105009572928 10500 10500 10500 10500 9479 9491 9487 9475 021 ф 3009 1013 1025 1050094821038 1050094971003 79,36 8679 . 87,02 86,8 8648 87,13 85,80 84,98 64 ф 69 65 э 42 62 ф 67 63 э 64 65 э 74 39,72 61,4458,63 Составитель С.Три 4 онов:Заказ 937 Тираж 552 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Расход, т/чсырьяпотока Р,потока 33оТемпература, Ссырьяпотока 351потока Пдоля отгона сырья(мас Х)Теплосодеркание,г 3 кал/чсырьяпотока Р 1потока 33Концентрация гексана в потоке 0 фмас.ХКонцентрация гептана в потоке 33 е,мас Л й1 Таблица 5