Узел отбора сивухи. Постановка задачи для автоматического управления.

[Игорь]

Пойду последовательно.
Как только мы начинаем отбор с крейсерской скоростью, ВЭТС СПН увеличивается с 1,5 до 2,5 см.
Это приводит к тому, что зона максмальной концентрации изопропанола размазывается  на зону от 4 до 16 см насадки, а в зоне отбора изопропанол появляется уже в ощутимой концентрации 0,6 мг/ литр, и по мере отбора она будет расти.

[Игорь]

думаю, что если время работы устройства на себя равно бесконечности то в кубе не останется никакой примеси а все мл примеси окажутся на тарелках

Это распространенное заблуждение, с которым я давно и малоуспешно борюсь.
Если колонна работает на себя достаточно долго, в ней устанавливается равновесие.
Количество примеси на верхней тарелке равно концентрации на нижней, умноженной на Крект.
И наоборот, на нижней тарелке концентрация примеси в Крект раз меньше, чем на верхней.

Распределение примесей на тарелках соответствует коэффициентам ректификации. Если коэффициент ректификации равен двум, то для того, чтобы на третьей тарелке концентрация дошла до 100 единиц, на второй должно быть 50... а на первой - 25, а в кубе - 12,5.
Если в кубе чисто, то есть нет примеси, то ее не может быть ни на первой, ни на второй, ни на третьей тарелках. Это законы равновесия, от них никуда не уйти.

Если мы в колонне с чистой бинарной смесью, достигшей равновесия, принудительно будем поддерживать на третьей тарелке концентрацию примеси ИКС (Крект=2), то на второй установится концентрация ИКС/2, на первой - ИКС/4, а в кубе - ИКС/8.

Тут есть исключения. Первое - это поведение примесей, когда их концентрация превышает 1,5-2%. Второе - это поведение примесей в кубе, когда их концентрация превышает растворимость этой примеси. Третье - это поведение азеотропных смесей. Но эти исключения не касаются рассматриваемого случая - поведения верхних промежуточных примесей.

[Игорь]

На чем я остановился?
В моей расчетной схеме, при рассматриваемых исходных данных, в зоне отбора изопропанол появляется  с самого начала отбора в ощутимой концентрации 0,6 мг/ литр, и по мере отбора она будет расти.
Буду считать, что средняя запачканность первых двух литров спирта составит 0,7 мг/лАС.
Тогда, отобрав 2 литра спирта 97%, я выведу из того, что было в навалке, 1606,6 грамма спирта, содержащего 1940 мл AC и 1,4 мг примеси.
Распределение веществ между кубом и насадкой сейчас посчитаюи выложу.
Посчитал.
Количество примеси в отборе поднялось до 0,7.
Считаю следующие 2 литра.

[Игорь]

Буду считать, что следующие 2 литра будут содержать уже 0,8 мг имеси на литр AC. Будет отобрано 2 литра спирта 97%, навалку плюс содержимое насадки уменьшится на 1606,6 грамм, в том числе 1940 мл AC и 1,6 мг примеси.
После отбора 4-х литров, в отборе примеси  будет уже 0,9 мг/лАС. Распределение в таблице.

[Игорь]

Следующие 2 литра отбора (от 4 до 6) содержат в среднем 1 мг примеси. К концу -го литра концентрация доходит до 1,1 мг/лАС. После отбора 6-го литра распределение такое.

[Игорь]

Отбор от 6 до 8 литров в среднем содержит 1,4 мг/лАС. К исходу 8-го литра концентрация в отборе доходит до 1,4.

[Игорь]

8-10 омтров.
Среднее содержангие примеси 1,7

[Игорь]

10-12 литров. Средняя концентрация поднялась до 2,5 мг/лАС

[Игорь]

12=14 литров. Средняя концентрация примеси удвоилась. 5 мг/лАС

[Игорь]

После отбора очередных 500 мл, темипература в кубе доходит до 96 градусов, отбор товарного спирта прекращается. Концентрация каки в отборе с среднем 8 мг/лАС.
Всего в 14,5 литрах отобоанного спирта оказалось 30 мл примеси, около 2 мг/лАС.
В кубе и насадке к этому моменту осталось 1935 млАС и 610 мг примеси, в том числе в кубе 1460-492 и в насадке 474--118

[Игорь]

Сделать расчет движения примеси при отбое прихвостней не получится, по крайней мере по этой методике, так как когда спирт заканчивается, примесь перестает быть примесью :), и данных по летучести изопропанола в водном растворе у меня нет.

Пора сделать выводы.
При ректификации изопропанол - одну из верхних промежуточных примесей - отделить сложно, так как ее летучесть близка к летучести спирта, и она с самого начала появляется в отборе
Ректификация по стандартной схеме позволяет снизить концентрацию этой примеси примерно в 20 раз, и в случае необходимости, двукратная ректификация обрежет ее до приемлемых значений.

На основе полученных таблиц можно поискать методику отвода этой примеси через нижний узел отбора, в конце ректификации. Я не уврен в целесообразности этого приема, но проверить надо.
Но отводить примеси такого рода при отборе головной фракции или при начале отбора товарного спирта нецелесообразно.

[Игорь]

Есть такая мысль...
Если третью (или другую нижнюю) ступень разделения сделать в виде двух колпачковых тарелок с общей удерживающей способностью, скажем, 500 мл, это может серьезно задержать хвостовые и промежуточные примеси. 
Надо будет посчитать и подумать.
Технологически проще будет сделать первые две тарелки барботажными - колпачковыми, а на них уже поставить насадочную колонну.
Такой расчет я и сделаю. Первая ступень разделения будет иметь удерживающую способность 500 мл.

[scorpiy]

Так что, Игорь, ты , это , брось уходить - продолжай, мне и думаю, что большинству -интересно и полезно знать твои мысли по-поводу отбора внизу при ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ.

100% поддерживаю!!!
добавлено: 09-02-2015, 00:43:32

Пока Игорь считает, я поделюсь опытом работы на БРУ.
Основное отличие от кубовой колонны - концентрация смеси в ней не меняется со временем по высоте, так как на подаче поддерживается постоянная концентрация.

Это не корректное сравнение обычной периодической РК с твоей БРУ !!!

Привожу пост Игоря полностью,для кого лень читать,в нем все сказано точно и лаконично :

"Ответ #172 : 06-02-2015, 13:25:14
Цитировать (выделенное)
Ехать надо... не ясно только куда и зачем :)
Отбирать надо. Не ясно только что и с какой целью.
В отборе не будет ни единой молекулы примесей только в одном случае. Если до начала закипания вылить все кубовое содержимое в канализацию. Примесей не будет, спирта тоже.
Те молекулы примеси, которые мы сольем из куба или из нижней части колонны, уже не будут иметь шанса дойти до отбора, как и то количество спирта, которое потеряется вместе с ними.
Можно во время отбора голов слить с нижнего узла отбора литр спирта и вместе с ним - 0,1 грамма промежуточных примесей... которые без этого так и остались бы в  насадке.
Можно и при окончании отбора спирта вылить еще пару литров с одним граммом сивухи... правда остальные 150 грамм все равно останутся в насадке, но в отборе сивухи будет меньше. На 1/150 часть. Не 2 миллиграмма на литр спирта, а 1,987 миллиграмма.
Спирт будет чище?
Несомненно.
Это можно будет как-то заметить?
Нет.
Лучше использовать нормальную насадку с достаточным удержанием и не бороться с ветряными мельницами.

Кстати, надо помнить, что управление отбором по температуре внизу насадки ломается при нижнем отборе сивухи. Температура внизу насадки при начале отбора сивухи растет, при остановке опускается. Поэтому на время слива сивухи придется останавливать отбор спирта, тем самым увеличивая время ректификации.""

Коллеги,сделайте свои выводы и угомонитесь в споре -надо ли отбирать сивуху в низу РК.

По моему, в посте от Игоря все точно сказано.
Если не прав,то поправьте.

[Игорь]

Это вопрос, на который однозначного ответа нет. Но он нужен. Найдем...

Посчитал вариант импользвания поллитровой барботажной тарелки сразу над кубом. Толку мало. Среднее содержание примеси в отборе снижается с 2 до 1,8 мг/лАС. Это не тот результат, который хотелось бы увидеть.

[Игорь]

Посчитал для барботажной тарелки емуостью 500 мл на уровне третьей ступени разделения. Тоже толку мало. Концентрация примеси в отборе  1,7 мг/лАС.
Выложить таблицы?

Планирую посчитать еще разные варианты нижнего отбора...