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

Рис. IV-14. Построение рабочих линий при помощи энтальпийной диаграммы:

а - энтальпийная диаграмма; б - диаграмма х~у

центрации НКК в жидкости х и паре у, принадлежащие рабочей линии в координатах х, у.

Нанеся положение полюсов Р и Р на энтальпийную диаграмму, проводим из этих полюсов ряд лучей Р - 1-1, Р - 2-2,... и Р - 6 -6, Р - 7-7,... На энтальпийной диаграмме абсциссы точек 1, 2, 3..... 10 характеризуют составы паров у, точки 1, 2, 3..... КУ - жидкости х для потоков

паров и флегмы, являющихся встречными на одном уровне, т.е. сопряженными точками рабочей линии в координатах х, у.

Перенеся точки с координатами (х,,, у,), (Xj,, yj) и т.д. на диаграмму х-у, получим точки 1, 2 и т.д., через которые можно провести плавную рабочую линию концентрационной части колонны. Число точек может быть взято достаточно большим, чтобы получить плавную кривую рабочей линии.

Рабочая линия нижней части колонны строится аналогичным образом, с использованием полюса Р. В этом случае получаем сопряженные пары концентраций (Xg, Уб), (х, у) и т.д., являющиеся точками рабочей линии нижней части колонны. В результате получаем совокупность точек 6, 7 и т.д., соединив которые плавной кривой, получим кривую рабочей линии для нижней части колонны.

Построив указанным способом рабочие линии для обеих частей колонны при изменяющихся потоках флегмы и паров, можно теперь определить массы этих потоков для любого сечения колонны, взяв соответствующие концентрации с кривых рабочих линий и использовав соответствующие выражения:

уравнение (IV.5)

D у-х

уравнение (IV. 12)

G w

Индексы номеров тарелок у обозначений потоков здесь опущены, так как они относятся к произвольному сечению.

При расчетах ректификационных колонн обычно определяют потоки для четырех сечений колонны:

верх и низ секции питания - потоки G„ = Сд, + Gp и д,; Сд,, а также д„ = 91 + 9f (см. рис. IV-8);

верх колонны под парциальным конденсатором или под верхней тарелкой концентрационной части колонны при других способах создания орошения;

низ колонны под нижней тарелкой отгонной части.

В специальных случаях (наличие циркуляционного орошения, вывод боковых погонов и др.) необходимо также определить потоки в соответствующих дополнительных сечениях.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК ГРАФИЧЕСКИМ МЕТОДОМ НА ДИАГРАММЕ X-Y

Одной из основных целей расчета ректификационной колонны является определение числа тарелок, необходимых для разделения данной смеси на ректификат состава уо и остаток состава х, при принятых величинах флегмового и парового чисел и известной кривой равновесия фаз.

Рассмотрим графическое определение числа теоретических тарелок для верхней части колонны. Пусть требуется получить ректификат состава Ув. Рабочая линия верхней части колонны BD (рис. IV-15) проходит через точку D с координатами х = у = у.

Пары ректификата состава у получены после прохождения через

Рис. IV-15. Графическое определение ла теоретических тарелок аш1 верхней части колонны иа диаграмме х-у

парциальный конденсатор потока паров G, уходящих с верхней тарелки колонны и имеющих состав у, (см. также рис. IV-5). В парциальном конденсаторе, который принимается эквивалентным одной теоретической тарелке, часть этих паров конденсируется и образует поток флегаы 9d = ?Nk+i состава х. Состав флегмы х будет находиться в равновесии с парами ректификата состава Уо и может быть определен при пересечении ординаты Уо с кривой равновесия (точка 1). Очевидно, что абсцисса точки 1 равна Хр. Поток жидкости д, состава Хр поступает на верхнюю тарелку (ее номер колонны, а навстречу этому потоку жидкости с верхней тарелки поднимается поток паров G, состава y, . Эти встречные потоки отвечают уравнению рабочей линии, и поэтому состав паров y, может быть найден при пересечении абсциссы х с рабочей линией в точке 2, ордината которой и будет равна у,.

С верхней тарелки стекает поток флегмы состава x, , который получен при взаимодействии жидкости состава Хр, стекающей из парциального конденсатора, и потока паров состава у, ,, поднимающегося с нижележащей тарелки. Составы х, и у потоков, покидающих верхнюю тарелку колонны, находятся в равновесии и на диаграмме х-у, отвечают точке 3, абсцисса которой и дает значение x, .

Между тарелками и N-1 жидкость состава x, встречается с парами состава Vn-i эти составы будут относиться к рабочей линии, ордината точки 4 которой равна Уд, ,.

Продолжая аналогичные рассуждения, получим составы паров, поднимающихся с любой тарелки колонны, и соответствующие им составы флегмы, которые определяются при построении ступенчатой ломаной линии между кривой равновесия фаз и рабочей линией D-1-2-3--7-8. Построение завершается, когда состав жидкости х,, стекающей с нижней тарелки концентрационной части колонны, и состав паров у„, поступающих из секции питания, будут отвечать требуемым значениям. Составы этих потоков, являющихся встречными на одном уровне, определяются уравнением рабочей линии (точка 8).

Очевидно, что число ступеней между равновесной и рабочими линиями и дает число теоретических тарелок, необходимых для изменения состава пара от у„ на входе в верхнюю часть колонны до уо состава ректификата. В данном примере число теоретических тарелок равно 4.

Заметим, что в данном примере ступень изменения концентрации D - 1-2 связана с наличием парциального конденсатора, принятого за одну теоретическую тарелку. В случае других способов отвода тепла в верху колонны (см. далее) эта ступень отвечает верхней тарелке колонны.

При графическом построении числа теоретических тарелок может оказаться, что при принятом флегмовом числе полученное число теоретических тарелок в интервале изменения концентраций пара от у„ до уо окажется не целым, т.е. при целом числе тарелок состав у„ (или Уо) будет получен либо с избытком, либо с недостатком. Чтобы получить целое чис-