химический каталог




Математические методы в химической технике

Автор Л.М.Батунер М.Е.Позин

Т',, . = ЧЗ (2 • 10,4+19,9)= 13,60 7,8,в=1/з(2-6,1+13.6) = 8,60 Полученные результаты сведем в табл. XVIII-2.

§ 3. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ РЕКТИФИКАЦИЯ С ВОЗВРАТОМ ФЛЕГМЫ

В процессе периодической ректификации условия работы колонны изменяются со временем. При расчете состава продукта необходимо учесть количество жидкости в аппарате, к. п. д. тарелки, изменяющуюся теплоту парообразования и прочие обстоятельства. В общем случае эти факторы исключают возможность аналитического решения задачи, но метод конечных разностей позволяет почти всегда найти приближенный ответ на поставленные вопросы.

D

Е» -F -В Рассмотрим периодическую ректификацию бинарной смеси, состоящей из компонентов А и В, в колонне с Р действительными тарелками и кубом. Желательно найти возможность предсказать состав продукта во время процесса дистилляции (рис. XVIII-3). Примем следующие обозначения:

С — содержимое конденсатора в любой момент, моль; скорость получения продукта, молъЫ; к. п. д. тарелки; доля загруженной жидкости, уходящей в виде продукта; количество жидкости, находящейся на тарелке, моль;

В

S ? скорость жидкости, стекающей с тарелки, моль/ч; число действительных тарелок; флегмовое отношение, LID;

т -V ? х - количество жидкости в кубе для любого момента времени, моль;

? время, ч; скорость пара, моль/ч;

? мольная доля легколетучего компонента в жидкости;

У— ? мольная доля легколетучего компонента в паровой фазе; мольная доля легколетучего компонента в паровой фазе,

находящейся в равновесном состоянии с жидкостью. Индексы:

D — продукт;

m — номер тарелки, считая снизу колонны; Р — верхняя тарелка; п — число приращений AF; s — куб.

Материальные балансы: для куба

AS

(28a) (286)

LiXi—Vsgs = — (Sxs)

(W(Vm-Vm.!)(29aV

для тарелки m

(296)

4(«

(im-nm+l ~ Lmxm) — (Vmym — Vm,x3m_i) = — (Hmxm)

502

503

ас

а

(30А) (306)

для конденсатора

ypVp-(D + L0)xD= — (CxB)

при условии, что материал в кубе, на каждой тарелке и в конденсаторе однородного состава.

Отметим, что тарелка 1 имеет своим источником питания куб, а тарелка Р — конденсатор. В общем случае скорость пара и стока, а также содержимое колонны в молях являются функциями времени и точки пространства.

Примем некоторые упрощающие предположения:

1) содержимым конденсатора можно пренебречь;

2) жидкость в молях на тарелке и коэффициент полезного действия постоянны и одинаковы для всех тарелок;

3) сток в молях и скорость парообразования не зависят от расположения тарелок.

dS dz

(31)

(321

(33)

(34А) (346) (34В)

Тогда уравнения (28а) и (30а) приводятся к следующему равенству:

?-L-V = -D

Значение т удобно заменить переменной Р\

„_ s„-s

So

Тогда получим

, S„dF

dX —

и выражения (28)—(30) преобразуются к виду:

dxs 1

"дТ = i_Fn Iя <*1. п-х„ п) - (Л + 1) (ft, я-*,, „)]

dx S

if 1Л f2™. п-*™- Я) -(Л + 1) (йп, Л)]

dxP S„

~aW = В 1Л ("Р. п - ХР, Я) - (Л +1) (Ур. я - УР-I. „)]

Уравнения в конечных разностях, эквивалентные уравнениям (34а, б, в), получаются путем замены производных конечными разностями.

В итоге имеем;

*8,Я+1= (I/AFJLN [Д + 1 " — ** П) —(У.Л—S.FLJJ + S, Я (35А>

*Л|, Л.1 = !Lg—1 [_ Д + 1 (*/Я.1, Л — *Л>, Л) — (Ут, п — Ут-1, Л) J + хт, п (356)

ДЯ0(Д + 1) Г л 1 ,

ХР, NTI— Я 1_"Д+Т (УР. Я-ГР, Л-*?, п) — (Ур, п~Ур-1, В) J + ">. п

(35В)

(36)

: 1

Выбор подходящего значения для AF должен быть обусловлен физическими соображениями. Естественно предположить, что этот метод расчета является устойчивым, если масса в молях данного компонента, вносимого с любым потоком, поступает на тарелку и оставляет ее во время изменения AF в количестве, которое меньше его мольного содержания на тарелке. На этом основании мы можем написать:

Нхт

AFS0(R + l)y„

Использование уравнений в конечных разностях рассмотрим на конкретном примере.

Пример. Пусть требуется разделить эквимолекулярную смесь А и В в колонне периодического действия, имеющей три тарелки и куб. К. п. д. тарелки ?° = 0,5, а к. п. д. куба равен 1. Относительная летучесть системы а = 2. Содержимое для каждой тарелки составляет 5 моль; содержимым конденсатора можно пренебречь. Куб загружается через флегмовую линию жидкостью в количестве 115 моль при температуре кипения. Флегмовое отношение 4. Определить состав продукта в зависимости от количества отгоняемой жидкости в кубе.

В соответствии со способом, применяемым для загрузки куба, сперва жидкость на тарелках колонны имеет одинаковый состав (х = 0,5), S„ = 100 и Я = 5. Приращение F, AF, принимается равным 0,005, которое удовлетворяет критерию (36). Расчетные формулы приводятся к следующему виду:

? [*/5 (Xl, n~XS, Л) — (VS. n—XS, n)] + XS, Л

Ур=хтг S>O=ft

Кроме того, используем сведения о составе загружаемого сырья, о равновесном соотношении

УТ = Ф (хт)

а также выражения для к. п. д. тарелки:

Ут-1 — Ут = Щп (УТ-1 ~Ут)

?04 хт, Л+1 = 1/Г [*/Б (хт*1, п—хт> п) — {Ут, Л —УТ-1, Я)1+*Т, Я (376)

I 2хт \ \ 1+хт /Я

(38) (39) (40) 505

ХР. Л.1 = 1/2 [4А (УР, п~хР. п)~(Ур, п-Ур

страница 130
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215

Скачать книгу "Математические методы в химической технике" ()


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
краснодар очное обучение на монтажника водяного отопления
оранжевый фонарь и шашечки
поставить ксенон в escalade в тушино
компьютерные курсы для начинающих

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.04.2017)