nickita startcev (nicka_startcev) wrote,
nickita startcev
nicka_startcev

Качественная модель непрерывной рект.колонны

матчасть рект.колонны

1. в колонну в середине вводят исходную смесь, сверху отбирают часть сконденсировавшегося, а остальное идет на тепломассообмен в колонне (стекает вниз), снизу отбирают часть слившегося, а остальное пускают еще ниже, где оно кипит и в виде пара идет вверх.

2. колонна - это типа иллюстрация к "противоточный обменник". сверху что-то конденсируется и течет вниз, снизу что-то кипит и поднимается вверх. от низа до верха имеем градиенты всего подряд, и температуры (легко измерять, как правило) и концентраций компонентов. более легкокипящие фракции труднее конденсируются и легче испаряются, как итог, тусуются в верхней, более холодной части. более тугокипящие - наоборот, больше внизу.

3. если колонна снизу подключена к баку с исходной смесью, а сверху к холодильнику, а середина никуда, то при работе "на себя" (ничего дополнительно не изымаем из колонны, снизу греем, сверху холодим) постепенно всё больше легкокипящих скапливается вверху, а в/на нижней части колонны состав жидкости примерно как и в баке, где концентрируются высококипящие.

4. чем лучше разделяющая способность, тем заметнее эффект. если эта способность высока, то небольшая нижняя часть колонны количественно отделит всё низкокипящее, а большая верхняя - будет отделять уже малые примеси низкокипящего к высококипящему.

5. есть понятие "теоретической тарелки" (ТТ), как этакого кусочка колонки, который эквивалентен ровно одной конденсации и ровно одному испарению ваще всего проходящего потока.

6. если у нас есть смесь из двух компонентов, один из которых вдесятеро более летуч чем другой, то каждая ТТ будет изменять в 10 раз пропорции проходящего через нее.

7. пояснение к п6. если снизу у нас 99.9% высококипящего(плохо испаряющегося) и 0.1% низкокипящего (хорошо испаряющегося, (ХИ)) то над нижней ТТ уже будет не 0.1%, а 1%, еще на ТТ выше 10%, еще на ТТ выше порядка 90%, потом 99%, 99.9%, 99.99%, 99.999% и так далее. логика понятна - на каждой ступени разделяем чуть лучше, но никогда не идеально.

8. из п7 видно, что полностью отделить ненужную примесь даже в идеале низя, но можно снизить ее концентрацию в N раз при нулевом изъятии результата.

9. если мы начнем медленно изымать сверху колонны Продукт, то тепломассообмен в колонне ухудшится, наша виртуальная ТТ станет длиннее, этих ТТ в колонне станет меньше. если изымать вообще всё, то противоток прекратится, и мы на выходе получим ровно то, что на входе. итого, настройками можно играться от "никакого обогащения при фиксированном расходе" до "почти идеальное обогащение при мизерном расходе. причем, обогащение ни разу не до 100%, всегда останутся примеси".

10. мусор можно выкинуть, а обогащенное пустить по тому же кругу - опять обогатить. если один прогон дал обогащение в 10 раз, то два дадут 100 раз, три - тыщу раз, итд. если сильно заморочиться, можно получить любую степень очистки (при условии что новое дерьмо извне не прилетает)

11. это было описание прерывистой колонны, без подачи Исходника в середину, а когда весь Исходник изначально внизу, а легкокипящее отбираем сверху.

12. главный недостаток этого (п2-п11) процесса -- экспоненциальный рост времени в зависимости от нужной степени очистки от легкокипящих примесей. даже если бы колонна в этом режиме идеально отбирала вообще все легкокипящие примеси, то мы имеем такую вот заковырку - уже очищенное от примесей сливается обратно к неочищенному и перемешивается.

13. иллюстрация к п12. если у нас внизу есть 2л исходной смеси, и за час испаряется 1л, то через час концентрация легкокипящей дряни внизу уполовинится (считал в уме, прикинув что е=2. для качественного понимания этого достаточно), еще через час опять уполовинится, а чтоб ждать снижения даже в тыщу раз придется ждать часов десять. лимитирующий фактор (в этом приближении) - именно объём жижи в нижнем баке

14. а теперь, осознав п2-п12, попробуем обойти вот эту вот нехорошую экспоненту. изначально как-то так запустим колонну с очень маленьким нижним баком (изначально заполненным смесью без высококипящих), а потом будем в середину колонны медленно вводить исходное сырьё.

15. введенное будет линейно (а не экспоненциально по времени) расползаться по высоте. в зависимости от интенсивности ввода-вывода сверху-снизу, градиенты автоподстроятся. инвариант - при устаканенном процессе вывод равен вводу, а разделение зависит от эффективного числа ТТ -- если один из компонентов выводим очень мало, то он будет более обогащенным, но он же массово попадет и в второй вывод.

примерно так. вопросы, дополнения?
Subscribe

  • филоложное

    аналогия - это примерно как гинекология, но с другой стороны.

  • русское езыка

    Европа - она европейсский союз - он. а валюта евро какого рода должна быть? (вспоминаем про кофе и метро)

  • любопытно

    ГОСТ 12.2.032-78 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования. 2.4.…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments