Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

то рабочая линия пройдет левее точки Н и процесс ректификации с заданной степенью четкости станет невозможен.

Таким образом, минимальный поток паров определяется из уравнения

(IV. 12) рабочей линии нижней части колонны при х, = х„ = хр и Уыо = Уш= ур-

ур-хр

При увеличении парового потока точка С рабочей линии будет перемещаться вправо и при (G/W) оо рабочая линия нижней части колонны сольется с диагональю OA диаграммы х - у.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОЛОННЫ

При проведении процесса ректификации происходит обмен тепловой энергией между контактирующими паровой и жидкой фазами. Приходными статьями теплового баланса колонны являются тепло, вносимое сырьем Ор, и тепло, подводимое в низ колонны через кипятильник Ов-Расходными статьями является тепло, отводимое из колонны парами ректификата Ос. жидким остатком 0„ и тепло, отнимаемое потоком хладагента на верху колонны для образования флегмы (см. рис. IV-5).

Тепловой баланс колонны без учета теплопотерь в окружающую среду запишется в виде

Of + Ов = Ос + Ow + О,. (IV.25)

Отдельные составляющие теплового баланса определяются выражениями

Ор = F(\ - e)h, + FeH, - Fhp-,

При заданных составах и отборах ректификата и остатка потоки тепла Ор и Ow являются постоянными, поэтому можем переписать уравнение (IV.25) в следующем виде:

Ор + Ов - Оа = Od + Ow = const. (IV.26)

При неизменных температуре и составе сырья (Of = const) из уравнения (IV.26) получаем, что Ов - Оа = const. Отсюда следует, что изменения величин Ов и Od могут происходить только в общем направлении, т.е. обе или увеличиваются или уменьшаются. При этом их разность остается величиной постоянной.

Аналогичная зависимость наблюдается при постоянном подводе тепла

в низ колонны (Ов = const), когда изменения величин Ор и Оа могут происходить только на одну и ту же величину Of ~ Оа = const и в одинаковом направлении.

Из уравнения (IV.26) также следует, что с повышением температуры исходного сырья при постоянной величине отвода тепла на верху колонны Оа количество тепла, подводимого в низ колонны Ов, должно на столько же уменьшиться, и наоборот.

Графическую оценку отмеченной закономерности выполним с использованием энтальпийной диаграммы. Для этого в уравнение (IV.25) подставим выражения для Оо и Ow и объединим члены уравнений, относящиеся к потокам тепла в верхней и нижней частях колонны. Получим

О, = (DH, + 0j + (Wh - Ов)

Op = D

Н +

Введем понятия о приведенных энтальпиях ректификата Нд и остатка

л;,:

НЬ = Я,д+ (IV.27)

с учетом введенных обозначений уравнение теплового баланса запишется в виде

Or = DHl + Wh;.

Подставив в это уравнение W = F - DhOf = Fhp, получим

e = R = ±£Jl!}k- (IV.29)

l-e = i = l-- = i£-?i. (IV.30)

Уравнения (IV.29) и (W30) аналогичны по структуре приведенным ранее уравнениям (IV.l) и (rv.2) материального баланса.

Из сопоставления уравнений (IV.l) и (rv.29), а также уравнений (rV.2) и (rv.30) получим следующие уравнения материально-теплового баланса колонны:

g Р ~ УУ - f-W

Р Yd-Xw Hi- hw

и 118

Ha энтальпийной диаграмме эти уравнения соответствуют прямой, проходящей через следующие три точки:

Р(х„, л;); F(xp, Лр); Р(ув, Н.

На рис. IV-10 дано построение указанных характерных точек на энтальпийной диаграмме.

При заданном составе ректификата уд ордината точки Р зависит от относительного количества тепла 0,/Д отводимого на верху колонны. При увеличении Oj/D точка Р перемещается вверх (точка Pi), а при уменьшении - вниз (точка Pj).

Соответственно при заданном составе остатка Хи, ордината точки Р зависит от относительного количества тепла Og/W, подводимого в низ колонны. С увеличением Og/W точка Р переместится вниз (точка Р,), а при уменьшении - вверх (точка Pj). При большой величине Og/W ордината точки Р становится отрицательной (Л < 0), тогда как ордината точки Р всегда положительна (Нд > 0).

Точка F, определяемая составом сырья Хр и его энтальпией Л, лежит всегда на прямой РР. При изменении энтальпии сырья точка F перемещается по вертикали.

Рис. IV-10. Представление материально-теплового баланса колонны на энтальпийной диаграмме