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

пературе t, поступает на верхнюю тарелку концентрационной части соответствующей простой колонны. Поднимающиеся снизу пары контактируют с более холодной циркулирующей флегмой и частично конденсируются, образуя дополнительный поток флегмы, который присоединяется к потоку флегмы д,„ и создает поток орошения д„.

Массу ПЦО рассчитывают по уравнению (IV. 49). Обычно для организации ПЦО используются 2 - 4 тарелки.

Каждую секцию сложной колонны рассчитывают как соответствующую часть простой колонны, имея в виду, что пары ректификата секции, расположенной ниже, поступают на ректификацию в секцию, расположенную выше.

Применение сложных колонн оправдано в основном в тех случаях, когда требуется относительно невысокая четкость разделения, например, при выделении широких по температурам кипения фракций.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Схема потоков в простой колонне, разделяющей многокомпонентную смесь, принципиально не отличается от потоков в колонне для разделения бинарной смеси (рис. rV-5). Однако в отличие от бинарной системы в многокомпонентной смеси содержится компонент, имеющий самую низкую температуру кипения (самую высокую относительную летучесть), т.е. НКК, компонент с наибольшей температурой кипения (наименьшей относительной летучестью), т.е. ВКК, а также компоненты, которые по температурам кипения (относительным летучестям) располагаются между НКК и ВКК. Это вносит целый ряд особенностей в расчет и поведение компонентов при ректификации.

При ректификации многокомпонентной смеси материальный и тепловой балансы для колонны в целом можно составить таким же образом, как и при ректификации бинарной смеси; то же самое относится и к материальному балансу для любого z-ro компонента многокомпонентной смеси или для суммы нескольких компонентов.

Материальный баланс по колонне в целом для любого компонента или для суммы нескольких компонентов записывается следующим образом:

l-E=K=Il£j=J-Щ- . (IV.56)

1=1 i-l

При этом

Из приведенных уравнений следует, что при заданном составе исходной смеси X, р концентрации любого компонента в продуктовых потоках

у, о и X, и, не могут назначаться произвольно, а должны в первую очередь обеспечивать соответствующий относительный отбор ректификата (остатка), одинаковый по всем компонентам смеси или по сумме нескольких компонентов.

По аналогии с ректификацией бинарных смесей можно записать следующее уравнение материально-теплового баланса, справедливое для любого компонента смеси:

Следует обратить внимание на то обстоятельство, что отношения энтальпий не зависят от номера компонента i, тогда как отношения концентраций выполняются для любого компонента - i данной смеси.

Материальный баланс для любого компонента в произвольном сечении I-I концентрационной части колонны (см. рис. IV-5, контур I), определяющий уравнение рабочей линии, записывается следующим образом:

9. = MZlL (IV.60)

У,

ИЛИ через флегмовое число R = g/D R+1 R+1

Уравнение теплового баланса для того же контура / запишется в виде

(IV.61)

D H-h *

Объединив уравнения (IV.60) и (IV.61), получим уравнение материально-теплового баланса для контура /:

g-y/.p-y. нЬ-н

D H-h

в любом сечении 4-4 отгонной части колонны(см. рис. IV-5, контур IV) материальный баланс для произвольного z-ro компонента, определяющий уравнение рабочей линии, запишется так:

YL = У- (IV.62)

или с использованием парового числа п п

Уравнение теплового баланса для того же контура IV запишется в виде

w.=M. (IV.63)

G h-hw

Из уравнений (IV.62) и (IV.63) можно записать объединенное уравнение материально-теплового баланса:

W- У/ -1 н-ь

Соответственно, введя внутреннее флегмовое число Ф = g/G, можем по аналогии с уравнением (IV. 19) записать обобщенное уравнение рабочей линии для обеих частей ректификационной колонны:

у, =Фх, +(l- Ф)х.р.

Уравнение равновесия запишем в виде у, = А", X,; X, =

У, =

, х.=

1УуАу

Записанная система уравнений материального, теплового балансов и равновесия позволяет выполнить расчет всех параметров ректификации при разделении многокомпонентной смеси: составов продуктов, флегмовых чисел, чисел теоретических тарелок, распределений концентраций и температур по тарелкам колонны и др. Однако вследствие необходимости выполнения большого объема вычислений, их высокой точности и целого ряда особенностей многокомпонентной ректификации, существенно отличающих ее от ректификации двухкомпонентных смесей, в общем случае задача решается лишь итерационными методами с использованием электронных вычислительных машин.

Эти основные отличительные особенности состоят в следующем: 1. Заранее нельзя задать составы продуктов колонны, которые бы удовлетворяли всем приведенным уравнениям. Это связано с тем, что уравнения материально-теплового баланса колонны (IV.55) - (IV.59) должны удовлетворяться также и при условии получения соответствующих продуктовых концентраций у. и х.при расчете их по уравнениям рабочей линии и равновесия. Однако эти расчетные концентрации, как правило, не будут равны заданным, хотя последние и выбирались с учетом уравнений (IV.55) -(IV.59). Поэтому задать можно только две из них, например концентрацию какого-либо компонента или сумму концентраций компонентов