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

Из графика, приведенного на рис. IV-10, можно сделать те же выводы, которые ранее были сделаны из анализа уравнения теплового баланса колонны.

При постоянном положении точки F (значение температуры поступающего сырья неизменно) с увеличением полюс Р переместится вверх, а полюс F - вниз, т.е. при этом должно увеличиваться и количество тепла, подводимого в низ колонны, и наоборот.

Аналогичная зависимость наблюдается при постоянном положении полюса F, т.е. если, например, уменьшается Ор (точка F переместится вниз), то должно уменьшиться также и Оф а значит, точка Р переместится вниз.

При постоянном положении полюса Р перемещение точки F, например, вверх (более высокая температура исходного сырья) приводит к перемещению вверх и полюса Р, т.е. при этом уменьшается подвод тепла в низ колонны Ов-

Рассмотрим также то, как при помощи энтальпийной диаграммы можно определить минимальные потоки флегмы и паров и соответственно минимальное количество тепла Оа, отнимаемое в верху колонны, и минимальное количество тепла Ов, подводимое в низ колонны.

При минимальном потоке флегмы (g/D) и соответственно паров (G/VV)i„ все жидкие и паровые потоки в пределах эвапорационного пространства (секции питания) будут находиться во взаимном равновесии, т.е. X, = х„ = Хр и уд,д = у„ = ур. В этом случае прямая FFP займет положение PiFFFT.

Положение коноды FFF" может быть найдено по изобарным температурным кривым или в результате расчета процесса ОИ сырья. Определив положение коноды FFF, находим полюсы Pj и Р, определяющие минимальный теплоотвод на верху колонны (C?d/b)n,in, и минимальный подвод

тепла в низу колонны (Ов/Щта-

в реальных условиях работы колонны потоки флегмы и паров должны превышать их минимальные значения, следовательно, Oa/D должно быть больше (Оа/Щтт, 3 больше (Ов/Щтт- Соответственно полюс Р

должен быть расположен выше полюса Pj, а полюс F - ниже полюса Р{.

Изменение доли отгона е сырья приводит к перемещению точки F по вертикали, что приводит к соответствующему перераспределению потоков тепла (Od/D)„„ и (Од/иО„,щ. Возрастание доли отгона е приводит к увеличению величины (C?d/D)in и уменьшению величины (C?fl/VV)nj„; снижение доли отгона е приводит к обратным последствиям.

ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ ЛИНИЙ НА ЭНТАЛЬПИЙНОЙ ДИАГРАММЕ

Чтобы использовать энтальпийную диаграмму для построения рабочих линий, необходимо рассмотреть тепловые балансы для произвольных сечений верхней и нижней частей колонны.

Рассмотрим тепловой баланс для верхней части в произвольном сечении /-/ (см. рис. rV-5, контур i):

GHj = DH, + gh, + Оа-120

Подставив G = д + D, получим (д + D)Hr = DH, + gh, + О,

{g + D)Hr = D

Н,в +

9±

+ gh,.

С учетом (IV.27) получим {д + D)Hr = DHo + gh, + 0, или

D Hj-h,

Приняв во внимание уравнение (IV.5) материального баланса для той же части колонны, получим

д - - Ит - Ур~у fIV31)

D Нт-h, у-х

На энтальпийной диаграмме уравнение (IV.31) представляет собой прямую линию, проходящую через три точки: ранее известный полюс Р(Ур tip) (см. также рис. IV-10), G(y, Hj) и g(x. Л,) (рис. IV-11). Точки G и д характеризуют составы и энтальпии встречных неравновесных потоков, относящихся к одному произвольно выбранному поперечному сечению колонны. Положение точки Р при заданном составе ректификата Уо и выбранном количестве флегмы в верху колонны (заданном Oa/D) остается неизменным для любого сечения колонны, тогда как положение точек G и д зависит от рассматриваемого сечения.

Рис. IV-11. Рабочие линии верхней части колонны иа энтальпийной диаграмме

Таким образом, на энтальпийной диаграмме каждому сечению колонны между двумя смежными тарелками соответствует своя рабочая линия, проходящая через полюс Р, а п тарелкам, расположенным в концентрационной части колонны, будет соответствовать пучок из п прямых, проходящих через полюс Р. При наличии энтальпийной диаграммы это обстоятельство позволяет легко найти сопряженные составы потоков флегмы х и паров у, отвечающие уравнению рабочей линии. Набор таких пар составов дает возможность построить рабочую линию на диаграмме х-у с учетом изменения потока флегмы по высоте концентрационной части колонны (см. далее).

При выбранном составе ректификата уо положение полюса Р зависит от потока флегмы g/D или, что то же самое, от величины теплоотвода в верху колонны 0</D. С увеличением потока g/D полюс Р будет перемещаться вверх и при (g/D) -> <» уйдет в бесконечность, а рабочие линии станут параллельными вертикальными прямыми, т.е. х = у.

Наиболее низкое положение полюса соответствует режиму с минимальным флегмовым числом (Od/D)n,i„, при котором, как мы увидим далее, число теоретических тарелок в колонне бесконечно велико, а пары, поступающие в концентрационную часть колонны, находятся в равновесии с жидкостью, стекающей из концентрационной части в секцию питания.

Уравнение (IV.31) позволяет определить поток орошения в любом сечении верхней части колонны и тем самым оценить степень изменения массы потока флегмы по высоте колонны. Это изменение массы потока флегмы может быть учтено при построении рабочей линии верхней части колонны на диаграмме х-у.

Для нижней части колонны могут быть проведены аналогичные преобразования. Составим тепловой баланс для части колонны, расположенной ниже произвольного сечения 4-4 (см. рис. IV-5, контур TV):

g\ + QB = GH,+Wh.

Поскольку д = G + W, можем записать:

(G + W)h, = GHj + W

С учетом выражения (IV.28) получим (G + W)h, =GHj+Wh;,.

Последнее уравнение приведем к виду: G „ Л( -

Сопоставив последнее уравнение с уравнением (IV. 12) материального баланса, полученного для того же контура, придем к следующему уравнению материально-теплового баланса:

W Нт-h, y-x

Ha энтальпийной диаграмме (рис. rV-12) это уравнение представлено