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-18. Графическое определение числа теоретических тарелок по энтальпийной диаграмме

ветствует точка 4, определяющая коноду \-4. Соединив точку 4 с полюсом Р, получим рабочую линию, определяющую составы потоков пара и жидкости над верхней тарелкой.

Пересечение рабочей линии Р-4 с кривой энталы1ий паров в точке 5 определяет состав паров y, , поднимающихся с верхней тарелки концентрационной части колонны. Точке 5 на кривой конденсации соответствует точка 6, ордината которой определяет температуру этих паров. Конода 6-7 дает точку 7, абсцисса которой определяет состав жидкости, стекающей с верхней тарелки. Состав этой Жидкости, перенесенный на энтальпийную диаграмму в точку 8, дает положение коноды 5-8 и рабочую линию Р-8.

Пересечение этой рабочей линии в точке 9 с кривой энтальпий паров определяет состав паров уд, , под верхней тарелкой.

Продолжив соответствующие построения, получим наконец состав паров у„, поступающих на нижнюю тарелку концентрационной части колонны (абсцисса точки 13), и состав жидкости х,, стекающей в секцию питания колонны (абсцисса точки 12). Число конод, полученных при таком построении, и определяет число теоретических тарелок; в данном случае оно равно 3. Конода 2-3 (или 1-4) отвечает идеальному контакту, обеспечиваемому работой парциального конденсатора.

Определение числа теоретических тарелок в нижней части колонны можно начать с точки Р". Абсцисса этой точки дает точку 1 на линии энтальпий жидкости и точку 2, соответствующую температуре остатка, отбираемого из низа колонны.

Проведя коноду 2 - 3, получим точку 3 на кривой конденсации, которая определяет положение коноды Г -4 на энтальпийной диаграмме. Абсцисса точки 3 (или 4) определяет состав паров у, покидающих кипятильник и находящихся в равновесии с остатком состава х.

Проведя через точку 4 и полюс F рабочую линию, получим точку 5 пересечения рабочей линии с кривой энтальпий жидкости. Абсцисса точки 5 определяет состав жидкости х,., стекающей с нижней тарелки отгонной части колонны. На кривой конденсации для абсциссы х,- получим точку 6, ордината которой определяет положение коноды 6 - 7 на изобарных температурных кривых. Абсцисса точки 7, находящейся на кривой конденсации, дает состав паров у,., уходящих с нижней тарелки отгонной части колонны. Абсцисса точки 7 определяет точку 8 на энтальпийной диаграмме, которая отвечает коноде 5 - 8. Проведя рабочую линию Р - 8 до пересечения с кривой энтальпий жидкой фазы, получим точку 9, абсцисса которой дает состав жидкости х, стекающей со второй, считая снизу, тарелки отгонной части колонны.

Подобное построение продолжается до тех пор, пока не будет достигнут требуемый состав жидкости х„ и состав пара у над верхней тарелкой нижней части колонны. В данном примере это точки соответственно 9 и 8.

Число построенных конод определяет число теоретических тарелок в нижней части колонны (в данном случае оно равно 2). Конода 2 - 3 (или / - 4) характеризует работу кипятильника.

Из приведенного графического построения числа тарелок по энтальпийной диаграмме следует, что при перемещении вверх полюса Р [О/В увеличивается, флегмовое число R также увеличивается) число теоретических тарелок в концентрационной части колонны уменьшается. При перемещении полюса Р вниз необходимое число тарелок увеличивается.

Перемещение полюса Р вниз свидетельствует об увеличении количества тепла Qg/W, подводимого в кипятильник, а следовательно, и потока паров. Это приводит к уменьшению числа теоретических тарелок. Перемещение полюса Р вверх связано с уменьшением количества подводимого в кипятильник тепла и уменьшением потока паров орошения. При этом число теоретических тарелок в нижней части колонны увеличивается.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК

В случае, когда допущения о постоянстве флегмового числа и относительной летучести компонентов достаточно оправданы, расчеты могут быть проведены с помощью аналитических методов, позволяющих получить конечный результат с любой заданной степенью точности.

Аналитические методы могут быть применены и при изменении флегмового числа и относительной летучести компонентов по высоте колонны. Однако в этом случае колонну следует разбить на отдельные участки, в пределах каждого из которых может быть принято допущение о постоянстве указанных величин.

При бесконечном флегмовом н паровом числах рабочие линии обеих частей колонны сливаются с диагональю диаграммы х-у. В этом случае, как следует из уравнения рабочей линии, составы потоков паров и жидкости, являющиеся встречными на одном уровне, будут равны для любого сечения колонны:

х„+, = у„, (rv.33)

а число тарелок будет минимальным и равным Nmin-

Такой режим работы колонны можно представить двояко:

1) колонна работает с отбором ректификата D, остатка W и с подачей сырья F = D + W при потоках флегмы д и паров G, стремящихся к бесконечности (режим бесконечной флегмы);

2) колонна работает без отбора продуктов: D = 0, W=OhF = D -I--I- W = О, но с заданными подводом тепла Од в кипятильнике и с отводом тепла Od в конденсаторе, т.е. в этом случае встречные потоки пара и жидкости равны и определяются теплоподводом в кипятильник (режим с полным возвратом флегмы, или режим полного орошения).

В первом случае колонна должна иметь бесконечно большое поперечное сечение, во втором поперечное сечение аппарата определяется потоками паров и флегмы. С точки зрения определения числа теоретических тарелок оба случая равноценны.

Рассмотрим изменение составов потоков пара и жидкости по тарелкам колонны, работающей в режиме с бесконечным флегмовым числом (рис. rV-19).

Пар состава у, уходящий из кипятильника, находится в равновесии с жидким остатком состава х, т.е. они связаны между собой уравнением равновесия:

yw -(X

Для любых двух смежных тарелок справедливо уравнение (IV.33), и поэтому можно записать выражение

Уп- = ЬИ- = а-. (rv.34)

При расчете концентраций уравнение (IV.34) обеспечивает переход от л-й к (л -I- 1)-й тарелке.