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

Рассмотрим более подробно работу отгонной части ректификационной колонны, работающей без кипятильника и с вводом водяного пара.

В жидкости, стекающей с тарелки на тарелку в отгонной части колонны, при вводе водяного пара концентрация НКК убывает в направлении сверху вниз. В этом же направлении убывает давление и температура вследствие испарения части жидкости на каждой тарелке. Поэтому в соответствии с вышеприведенным уравнением при постоянных расходе водяного пара Z и внешнем давлении к количество углеводородных паров, поднимающихся с соответствующей тарелки, будет уменьшаться по направлению сверху вниз.

Следовательно, для нижней части колонны, работающей без кипятильника и с вводом водяного пара, характерным является уменьшение массы паров от тарелкн к тарелке в направлении сверху вниз, что приводит к снижению эффекта ректификации в нижней части колонны. Вследствие этого эффективно работают только верхние тарелки отгонной части колонны н даже значительное увеличение числа тарелок не позволяет существенно снизить содержание НКК в остатке. Возможность же повышения четкости ректификации в нижней части колонны лимитируется расходом водяного пара. Чем больше вводится водяного пара для образования потока углеводородных паров, тем до более низкой температуры охлаждается остаток и соответственно возрастает расход водяного пара. Поэтому расход водяного пара быстро достигает своего оптимального значения.

Практикой работы установок на нефтеперерабатывающих заводах установлено, что доля паров, образованных при помощи водяного пара, не должна превышать 25 - 35 % массы остатка.

Отмеченная выше особенность изменения массы паров по высоте отгонной части колонны, работающей с вводом водяного пара, приводит к тому, что рабочая линия на диафамме х-у обращена своей выпуклостью к линии равновесия, что, как известно, приводит к снижению средней движущей силы процесса массообмена. Поэтому при работе колонны с вводом водяного пара для получения одного и того же состава остатка требуется большее число тарелок, чем в случае работы колонны с кипятильником. Отгонную часть колонны, работающую с вводом водяного пара без кипятильника, рассчитывают следующим образом (рис. IV-29). Вначале в соответствии с указанной выше рекомендацией

< 0,25-0,35

задаются количеством паров G, поднимающихся с верхней тарелки в эвапорационную часть колонны. После выбора величины Сд, определится и масса потока флегмы g„ (и gr,), поступающей на верхнюю тарелку отгонной части колонны, поскольку

9. = 9i +9f = W + G .

При Офаничении массы паров G, в случае работы с вводом водяного пара офаничивается и масса флегмы 9 = + 9р, хотя составляющие потоки д, и др могут изменяться в некоторых пределах.

Уравнение материального баланса нижней части колонны для НКК имеет вид:

+ GsJno =61*1+ 9ff = 9шХш

9r ti.

Рис. IV-29. Схема нижней части колонны, работающей с вводом вод)шого пара

Z+G, Z, h

В этом уравнении все величины известны, кроме у, и х,. Величиной X, можно задаться, приняв ее значение несколько больше х. Последующим расчетом концентрационной части колонны величина х, уточняется.

Затем следует задаться расходом водяного пара. Принятая величина расхода водяного пара может быть уточнена при расчете числа тарелок в отгонной части колонны.

Тепловой баланс нижней части колонны, работающей с вводом водяного пара, записывается следующим образом:

Из этого уравнения необходимо определить энтальпию остатка h, а затем и его температуру . Для рассматриваемого случая характерно, что

температура остатка будет ниже температуры жидкости, поступающей на верхнюю тарелку отгонной части колонны, так как тепло, необходимое для образования потока паров, отнимается от самого остатка при его испарении:

Поскольку в колонну обычно подается перегретый водяной пар, то

iw w

Расход водяного пара обычно невелик и составляет 1,5 - 3 % массы исходного сырья. Поэтому вносимое водяным паром тепло также мало и заметной роли в образовании потока паров в нижней части колонны не играет. По этой же причине начальная температура водяного пара, поступающего в нижнюю часть колонны, на тепловом балансе сказывается мало, причем она может быть как выше, так и ниже температуры получаемого остатка. Однако важно, чтобы водяной пар был перегретым или сухим насыщенным, так как вследствие значительной теплоты испарения влаги наличие даже небольшого ее количества приведет к сильному охлаждению остатка и уменьшению массы паров G, . Температуры tp, (, и tf определяются изложенными методами с учетом парциального давления углеводородов.

При малом расходе водяного пара масса углеводородных паров будет мала, рабочая линия будет крутой, а необходимое число теоретических тарелок значительно возрастет. С увеличением расхода водяного пара число тарелок уменьшится, однако вследствие увеличения общего объема паров возрастет диаметр колонны. Кроме того, увеличится поверхность конденсатора и расход хладагента.

Рассмотрим особенности работы верхней части колонны при вводе водяного пара. Водяной пар в концентрационной части колонны снижает парциальное давление углеводородов. Поэтому при общем давлении в колонне л температура системы снижается по сравнению с колонной, работающей без водяного пара.

Если в отгонной части колонны парциальное давление углеводородов значительно изменяется по высоте, то в концентрационной части это изменение сравнительно невелико, так как обычно масса флегмы, а следовательно, и паров по высоте концентрационной части колонны меняется мало. Все расчеты температур и числа тарелок при парциальном давлении углеводородов выполняются так же, как в отсутствие водяного пара.

Ведение процесса с водяным паром увеличивает общий объем паров и приводит к необходимости иметь колонну большего диаметра.

Рассмотренные выше особенности работы колонны с вводом водяного пара остаются справедливыми, если вместо водяного пара использовать газ, который при условиях ведения процесса не содержится в жидкой фазе, например азот, двуокись углерода, метан и др.

РЕКТИФИКАЦИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

При разделении бинарной смеси путем ректификации обычно достаточно одной простой колонны, чтобы получить заданные составы ректификата и остатка. Лишь в специальных случаях (получение чи-