Lösung von Destillationskolonnenproblemen~~~

D/F = (XF – Xw) / (Xd – Xw) = (XF – Xd) / (Xd – Xw) – 1. Wenn D/F zunimmt, verringert sich Xd. Ebenso lässt sich schließen, dass, wenn D/F abnimmt, 1 – Xw abnimmt. Folglich nimmt 1 – Xw zu, wenn D/F zunimmt – das bedeutet, Xw verringert sich

Ist es so, dass der Lehrer nicht gut genug unterrichtet hat, oder lernt der Verfasser einfach zu stur? :Lol, es ist eine ganz einfache Logik – man muss nur ein bisschen nachdenken, um es zu verstehen. . . Es gibt hauptsächlich zwei Gleichgewichte in der Destillationskolonne: das Stoffmengengleichgewicht und das Gas-Flüssigkeits-Gleichgewicht – beides muss eingehalten werden. Der Kern des Betriebs einer Destillationskolonne besteht darin, unter Berücksichtigung des Stoffgleichgewichts auch ein gewünschtes Gas-Flüssigkeits-Gleichgewicht zu erreichen – also eine ausreichende Reinheit des Endprodukts. Der sogenannte Rückflussverhältnis R dient dazu, die Anforderungen an die Trennung zu erfüllen. Es handelt sich dabei um ein Problem, das im Zusammenhang mit dem Gleichgewicht zwischen Gas und Flüssigkeit steht – also um ein Problem aus dem Bereich der Thermodynamik ； Das Stoffbilanzprinzip ist ein Gleichgewicht, das für eine stabile, kontinuierliche Produktion unerlässlich ist. Das Stoffbilanzprinzip in einem stabil fließenden System kann als Teil der Dynamik verstanden werden – bei der Planung von Destillationskolonnen spielen beispielsweise die Widerstandswerte der Füllmaterialien in den Kolonnenebenen sowie die hydrodynamischen Eigenschaften der Komponenten innerhalb der Kolonne wichtige Rollen; all das gehört zur Dynamik. Das Stoffbilanzprinzip ist somit das grundlegende dynamische Gleichgewicht. Dynamik befasst sich mit Prozessen, während Thermodynamik sich mit dem Endzustand beschäftigt ； Aus diesem Grund hat R also nichts mit der Verringerung von deinen XD- und XW-Werten zu tun. Ein einfaches Beispiel macht es klar. . Angenommen, ein Kolben hat eine unendliche Anzahl an Platten, wodurch die beiden Komponenten A und B vollständig voneinander getrennt werden können. Es wird eine Zufuhr von 1 Mol/Stunde bereitgestellt, die aus 0,5 Mol A und 0,5 Mol B besteht – also jeweils 50%. Unter normalen Produktionsbedingungen ergibt sich bei einem geeigneten Rückflussverhältnis R eine Ausbeute von 0,5 Mol/A pro Stunde am Kolbenkopf sowie 0,5 Mol/B pro Stunde am Kolbenboden. Die Konzentrationen am Kolbenkopf und am Kolbenboden betragen dabei XD = 100% bzw. XW = 0. Die Konzentration der Zufuhr beträgt XF = 50%. Wenn man nun die Bedingungen ändert und die Ausbeute erhöht – beispielsweise auf 0,7 Mol/A pro Stunde am Kolbenkopf – bleibt das Rückflussverhältnis unverändert. Wie verändert sich dann die Konzentration des Produkts am Kolbenkopf? ？ ？ D=0,7 Mol/Stunde, wobei A=0,5 Mol/Stunde und B=0,2 Mol/Stunde sind. In diesem Fall beträgt die Konzentration des Produkts XD=5/7. Wie war sie zuvor? 100 % – natürlich muss die Menge sinken. Der Kolben im Turm kann nicht weiter nach unten gehen, da XW=0 ist. Wenn man die Menge, die aus dem Kolben entnommen wird, auf 0,7 Mol/Stunde erhöht, dann sinkt auch die Konzentration des Stoffes B in der Ausgangsmasse des Kolbens. Es handelt sich dabei um denselben Mechanismus. Auch ohne Daten lässt sich durch eine einfache Analyse leicht verstehen, warum sowohl XD als auch XW abnehmen. Wenn man die Menge des Produkts, das an der Spitze des Turms entnommen wird, erhöht, während die Menge der Zutaten unverändert bleibt, muss ein Teil der Masse, die aus dem Boden des Turms kommt, in die Spitze des Turms gelangen. Die Masse im Boden des Turms besteht hauptsächlich aus den schwereren Bestandteilen B. Wenn man all diese schweren Bestandteile in die Spitze des Turms bringt, sinkt natürlich die Konzentration der leichteren Bestandteile. Ein höherer Rückfluss ist dann nutzlos – zuerst muss ein Gleichgewicht hergestellt werden. Was den Boden des Turms angeht: Da ein Teil der schweren Bestandteile in die Spitze des Turms gelangt, muss auch ein Teil der leichteren Bestandteile mitgeführt werden. Im Gas- und Flüssigkeitsgleichgewicht müssen auch die schweren und leichten Bestandteile in der Spitze des Turms im Gleichgewicht sein. Um die Menge des entnommenen Produkts zu erhöhen, muss man in der Regel mehr Dampf zuführen – das ist wie das Anzünden eines Feuers im Boden des Turms. Dieses Feuer wird sicherlich nicht nur die schweren Bestandteile in die Spitze des Turms bringen; auch die leichteren Bestandteile werden mitgeführt. Die entfernten leichteren Bestandteile stellen somit einen Verlust für den Boden des Turms dar. Natürlich nimmt auch XW im Boden des Turms ab. In der Praxis werden in Fabriken, um die Erträge an leichteren Bestandteilen zu erhöhen oder um die Abgasvorschriften einzuhalten – beispielsweise in Destillationsanlagen für Methanolabfälle – die Mengen des entnommenen Produkts erhöht, damit die Abwässer den Vorgaben entsprechen. Dadurch sinkt natürlich auch die Konzentration des Methanols in der Spitze des Turms. . Dieser Prozess beginnt mit der Stoffbilanz. Man kann die Gleichung für die Stoffbilanz selbst aufstellen und ausrechnen – diese Gleichung hat nichts mit dem Rückflussverhältnis zu tun. . . Egal wie groß das Rückflussverhältnis auch ist, es muss zunächst das Gleichgewicht der Stoffe – also dieses dynamische Gleichgewicht – gewährleistet werden. . . Nur im Rahmen des durch das dynamische Gleichgewicht vorgegebenen Bereichs ist das möglich – wie im oben genannten Beispiel. Wenn eine Ausbeute von 0,7 mol/h erreicht wird, beträgt die Konzentration an der Spitze des Turms XDmax = 5/7. Das ist der maximale Wert, denn man kann diese Konzentration nicht überschreiten. Unabhängig davon, wie hoch das Rückflussverhältnis ist, kann man nur einen Wert von 5/7 erreichen. Wenn das Rückflussverhältnis zu niedrig ist, kann man möglicherweise nicht einmal die Konzentration von 5/7 erreichen. Das ist genau der Fall, in dem das Rückflussverhältnis eine Rolle spielt.

http://bbs.hcbbs.com/thread-1431424-1-1.html, das Problem in diesem Beitrag ist zwar anders als das des Erstellers, liegt aber im Grunde genommen auf derselben Ebene – nämlich dass man nicht genau weiß, wozu eine Destillierkolonne dient. Man rechnet alles aus, kennt alle Formeln – aber man macht sich nicht wirklich die Mühe, darüber nachzudenken, warum das so ist.