Синтез схем разделения

Как известно, для разделения многокомпонентной смеси на п чистых компонентов или фракций необходима ректификационная установка, состоящая из п-1 колонн непрерывного действия. Число возможных вариантов технологических схем таких установок Z, состоящих каждая из п-1 колонн, быстро возрастает с увеличением числа компонентов п по закону:

согласно которому, например, Z = 58 786 при п=12.

На рис. 28.1 показаны два возможных варианта технологической схемы при полном разделении трехкомпонентной смеси, а на рис. 28.2 пять возможных вариантов для полного разделения четырехкомпонентной смеси.

Подобная поливариантность организации технологического процесса ректификации приводит к необходимости выбора таких факторов, которые однозначно устанавливали бы, что данная технологическая схема является оптимальной.

В качестве упомянутого фактора выбран расход энергии на ректификацию.

В этом случае максимально необходимый расход энергии на выделение любого компонента в чистом виде будет отвечать расходу энергии на ректификацию этого компонента по самой трудной, т. е. определяющей для него паре, из всех тех пар, в которых он участвует как легко летучий.

Очевидно, что каждой такой определяющей паре будет соответствовать вполне определенное минимальное флегмовое число. Этим самым минимальное флегмовое число становится основным критерием при выборе оптимальной схемы.

Для наглядности дальнейших рассуждений допускается, что.

• — минимальные флегмовые числа одноименных пар компонентов одинаковы во всех схемах ректификации;
• — мольная теплота испарения (Я) постоянна по всей колонне и во всех схемах ректификации.

Первое допущение означает, что кривые фазового равновесия для всех одноименных разделяемых пар остаются одинаковыми при заданном разделении. Очевидно, оно будет совсем малозначащим в применении к иде;

Рис 28.1. Два возможных варианта разделения треххомпоношюй смеси альным и близким к ним смесям. В применении же к смесям, далеким от идеальных, это допущение является довольно грубым приближением, не лишенным, однако, полезного значения для общего решения поставленной задачи.

Второе допущение является общепринятым в теории ректификации и в случае необходимости легко может быть опущено.

Рис. 28.2. Пять возможных вариантов разделения четырехкомпонентной смеси.

Рис. 28.3. Пять возможных вариантов разделения многокомпонентной смеси.