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

ло теоретических тарелок можно было бы несколько изменить поток орошения, однако эта процедура связана с методом последовательных приближений, и ею практически не пользуются. Обычно или принимают ближайшее большее целое число теоретических тарелок, обеспечивая некоторый запас качества получаемого ректификата, или производят линейную интерполяцию доли теоретической тарелки пропорционально изменению составов паров или жидкости на этом участке колонны. В этом случае число теоретических тарелок будет дробным.

Из проведенного графического построения числа теоретических тарелок видно, что оно зависит от положения рабочей линии, т.е. от величины флегмового числа R = g/D. При увеличении флегмового числа рабочая линия приближается к диагонали диаграммы х-у, поворачиваясь вокруг точки D. Это приводит к уменьшению числа теоретических тарелок. При уменьшении флегмового числа рабочая линия приближается к кривой равновесия фаз, а необходимое число тарелок увеличивается.

Минимальному числу теоретических тарелок в верхней части колонны отвечает случай работы колонны с бесконечно большим флегмовым числом R = g/D оо (или Ф = 1). При этом рабочая линия сольется с диагональю OA. Ломаную линию, определяющую число теоретических тарелок, в этом случае строят между кривой равновесия фаз и диагональю OA диаграммы х-у.

При уменьшении флегмового числа число теоретических тарелок будет увеличиваться и станет равным бесконечно большой величине при минимальном флегмовом числе R = (g/D)„i„.

Построение числа тарелок в концентрационной части колонны можно вести также начиная от состава паров у„, поступающих из эвапорационно-го пространства в верхнюю часть колонны. В этом случае построение заканчивается в точке D, отвечающей заданному составу ректификата Уд.

Число теоретических тарелок в отгонной части колонны определяется с помощью аналогичных построений (рис. IV-16). Рабочая линия WC определяется положением точки W, имеющей координаты х = у = х,, и величиной парового числа П = G/W.

При подводе тепла в количестве Ов в низ колонны образуется восходящий поток паров Gw состава у, который будет находиться в равновесии

Рис. IV-1 е. Графическое определение числа теоретических тарелок АШ1 нижней части колонны иа диаграмме х-у

5 - 1810

с жидким остатком состава х,. Поэтому указанные составы будут определяться координатами точки 1, находящейся на кривой равновесия фаз. Ордината точки 1 определяет состав паров yj.

Под нижней тарелкой пары состава встречаются с потоком жидкости Qy состава х,,, следовательно, эти составы определяются уравнением рабочей линии, абсцисса точки 2 которой дает состав флегмы х,,. Пары состава у,- и флегма состава х,, покидают нижнюю тарелку колонны и поэтому находятся в равновесии. Состав паров у,, определяется ординатой точки 3 на кривой равновесия фаз.

Составы жидкости х, стекающей с вышележащей тарелки, и встречных паров у,, отвечают уравнению рабочей линии, абсцисса точки 4 которой дает состав х.

Продолжив аналогичные построения, получим ступенчатую линию W-

1-2-.....-7-8, расположенную между кривой равновесия фаз и рабочей

линией. Координаты точки 8 на рабочей линии определяют составы паров Уд, , поднимающихся с верхней тарелки отгонной части колонны, и жидкости х„, стекающей из эвапорационного пространства в нижнюю часть колонны.

Число построенных ступеней между рабочей и равновесной линиями соответствует числу теоретических тарелок, необходимых для изменения концентрации жидкости от х, - состава остатка до х„ - состава жидкости, поступающей на верхнюю тарелку нижней части колонны. В данном примере число теоретических тарелок равно 4.

Отметим, что ступень изменения концентраций W-1-2 соответствует подводу тепла к жидкости, стекающей с нижней тарелки колонны, т.е. относится к специальному устройству, служащему для этой цели - кипятильнику.

Как и в верхней части колонны, число теоретических тарелок в отгонной части может быть как целым, так и дробным.

Проведенное построение числа теоретических тарелок показывает, что этот параметр зависит от парового числа П = G/W в нижней части колонны, т.е. от положения рабочей линии. При увеличении парового числа рабочая линия перемещается ближе к диагонали диаграммы х-у, поворачиваясь вокруг точки W. В этом случае число тарелок уменьшается. Минимальное число теоретических тарелок в нижней части колонны будет получено при П = G/W -> » или Ф = 1, когда рабочая линия сольется с диагональю. Построение числа тарелок для этого случая выполняют между равновесной кривой и диагональю в интервале изменения концентраций флегмы от х до х„.

При уменьшении парового числа рабочая линия приближается к кривой равновесия фаз, а необходимое число теоретических тарелок увеличивается, достигая бесконечно большой величины при минимальном паровом числе П = (G/W).

Графическое построение числа теоретических тарелок можно выполнять также начиная от точки, соответствующей составам жидкости х„ и паров Уд,. При этом построение ступенчатой линии закончится в точке W, соответствующей составу жидкого остатка х,.

Рис. IV-17. Графическое определение числа теоретических тарелок для полной колонны на диаграмме х-у

В результате проведенных графических построений видно, что по высоте колонны концентрации паров и жидкости изменяются неравномерно, что определяется формой кривой равновесия фаз и расположением рабочих линий.

Выше были рассмотрены графические построения числа теоретических тарелок для верхней и нижней частей колонны в отдельности, что соответствует расчету неполных колонн. В полной колонне, как было показано ранее (см. рис. IV-9), составы потоков обеих секций взаимно сопрягаются при прохождении через эвапорационное пространство, что характеризуется соответствующими графическими построениями, определяющими составы паров у„, у и жидкости х,, х„.

Пример построения числа теоретических тарелок для полной колонны при доле отгона сырья е приведен на рис. IV-17.

Составы паров и жидкости в эвапорационном пространстве определяют место ввода сырья заданного состава Хр в колонну и, следовательно, распределение тарелок между отгонной и концентрационной частями колонны (N и N). В приведенном на рис. IV-l7 примере = 3 и N, = 2.