Материальный баланс процесса экстрактивной ректификации. Экстрактивная ректификация отличается от обычной тем, что в колонну кроме исходной смеси и флегмы вводят разделяющий агент, причем его расход чаще всего значительно превышает расходы других материальных потоков, что влечет за собой соответствующее изменение материального и теплового балансов процесса ректификации.
Ректификационная колонна состоит из 3 основных частей 1 регенерационная, которая располагается выше точки ввода разделяющего агента и предназначена для очистки отбираемого дистиллата от разделяющего агента путем обычной ректификации 2 укрепляющая, располагается между точками ввода исходной смеси и разделяющего агента.
В ней происходит обогащение восходящего пара компонентами, отбираемыми в виде дистиллата 3 исчерпывающая, расположенная ниже точки ниже ввода исходной смеси.
Предназначена для выделения из истекающей жидкости компонентов, отбираемых в виде дистиллата. В регенерационной части колонны мольные доли РА в паре, в жидкости и хр д связаны условием материального баланса по уравнению 1 D L П хр д, где хр д концентрация РА в дистиллате 1 Если хр д 0, то 2 Для произвольного сечения укрепляющей части экстрактивной колонны, если РА не содержит компонентов исходной смеси, то МБ по произвольному компоненту выражается уравнением Dn 1 yn 1 LnXn ПXд илиуn 1 x n xд 3 где D, G, L и П- молярные расходы пара, разделяющего агента, жидкости и дистиллата n -номер тарелки считая сверху вниз. 12 Это уравнение выражает зависимость между концентрациями любого компонента в паре и жидкости, проходящих через произвольное сечение укрепляющей части колонны экстрактивной ректификации.
Материальный баланс произвольного участка исчерпывающей части колонны, включая куб, выражается уравнением Lm Dm-1 G Wk 4 илиy - 5 где Wk- молярный расход компонентов заданной смеси, отбираемой в виде кубового остатка m- номер тарелки снизу вверх . где - приведенное флегмовое число исчерпывающей части колонны для экстрактивной ректификации.
В кубе имеет место скачкообразное возрастание концентрации РА, поскольку величина Wk всегда составляет лишь часть величины W для произвольной тарелки. При подаче в колонну исходной смеси в виде жидкости скачкообразное изменение концентрации РА происходит также на тарелке питания. В этом случае концентрация РА в укрепляющей части больше, чем в исчерпывающей.
Соответственно с этим изменяются и условия равновесия между жидкостью и паром. В зависимости от распределения концентрации РА по высоте колонны изменяется и температура. Наивысшую температуру кипения имеет кубовая жидкость с максимальной в ней концентрацией РА. Затем на ближайших к кубу тарелках температура резко понижается и далее по мере приближения к точке ввода РА температура продолжает медленно уменьшаться. Обусловлено это, с одной стороны, понижением температуры кипения в связи с возрастанием концентрации отгоняемого компонента, а с другой стороны уменьшением гидравлического сопротивления части колонны, находящейся выше рассматриваемого сечения.
Выше точки ввода РА температура резко понижается в связи с резким уменьшением его концентрации. При подаче в колонну исходной смеси в виде жидкости вблизи тарелки питания происходит резкое изменение температуры, обусловленное скачкообразным изменением концентрации РА. 12 Постановка задачиЦелью данной работы является поиск оптимальной схемы экстрактивной ректификации смеси бензол-циклогексан-этилбензол-н-пропилбе нзол, содержащей один бинарный азеотроп.
Для этого необходимо выполнить параметрическую оптимизацию традиционных схем экстрактивной ректификации сравнение полученных результатов и выбор энергосберегающего решения.