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

в ректификате и в остатке, а на другие концентрации только наложить ограничения типа больше или меньше. Расчетный состав продуктов будет определяться методом последовательных приближений (итераций) по уравнениям материального, теплового балансов и равновесия.

2. В колонне нет ни одного сечения, в котором составы потоков флегмы и паров совпадали бы полностью с составами жидкости и паров Gp, полученными при однократном испарении сырья. Поэтому составы флегмы X, „ и паров у, „ можно точно установить, лишь выполнив расчет соответствующих частей колонны и определив составы: 1) флегмы х,,, стекающей с первой тарелки концентрационной части колонны, и 2) паров

Yifj, поднимающихся из отгонной секции колонны. При точном расчете

это, в свою очередь, заставляет прибегать к методу последовательных

приближений. Иногда делается допущение, что хр = х,, = х, „ и ур =

= у. = у.. Однако при этом возникают определенные ограничения,

связанные с расчетными составами получаемых продуктов у,р и х-

3. Поскольку в смеси наряду с НКК и ВКК находятся промежуточные по температурам кипения компоненты, изменение их концентраций по высоте аппарата может иметь специфическую особенность: в каком-то промежуточном сечении соответствующей части колонны они могут проходить через максимум (минимум). Максимальное содержание НКК и ВКК, как и в бинарной ректификации, будет приходиться для НКК на ректифи-

Рис. IV-33. Грампеское распределение концентраций компонентов по высоте колонны при разделении трехкомпонентной смеси:

1, 2,.....5, 1, 2,...., 5 - номера тарелок

кат, а для ВКК - на остаток. Пример такого распределения компонентов дан на рис. IV-33 для трехкомпонентной смеси.

Как видно, концентрация НКК увеличивается снизу вверх, в том жв направлении уменьшается концентрация ВКК. Концентрация же среднего по летучести компонента на тарелке 4 отгонной части и на тарелке 2 концентрационной части колонны проходит через максимум. При этом концентрация среднего по летучести компонента практически не изменилась в пределах всей концентрационной части колонны и даже несколько снизилась в ректификате по сравнению с его содержанием на первой тарелке концентрационной части колонны.

Это обстоятельство требует тщательной формулировки ограничений на составы продуктов колонны и контроля их выполнения в процессе расчета, так как в противном случае можно получить продукт худшего по примесным компонентам качества при большем числе тарелок в колонне.

Вместе с тем это же позволяет определить то сечение колонны, в котором концентрация данного компонента будет максимальной, и обеспечить в этом сечении вывод продукта в виде дополнительного бокового потока сложной колонны.

Из изложенного вытекает, что точный расчет ректификации многокомпонентной смеси требует большого объема вычислений, в принципе является итерационным и для своего выполнения требует применения электронных вычислительных машин.

Поэтому в настоящее время применяются также различные приближенные методы расчета, в которых используются некоторые допущения (постоянство флегмового числа, постоянство относительной летучести по высоте рассматриваемой части колонны, эмпирические зависимости между флегмовым числом и числом теоретических тарелок и др.).

РАСЧЕТ РЕЖИМА ПОЛНОГО ОРОШЕНИЯ ПРИ РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Рассмотрим ректификацию многокомпонентной смеси (рис. IV-22) в случае работы колонны при полном возврате флегмы (Я-»<»). В этом случае число тарелок в колонне будет минимальным (N„). Обозначим число ступеней изменения концентраций, включая кипятильник через

= Nu. +1-

Примем, что коэффициент относительной летучести aj для любой пары компонентов i и j остается постоянным по высоте рассчитываемой части колонны.

Согласно уравнению равновесия для любой п-й тарелки можем записать выражения:

yi.n = Ki,„Xi„ и у,,„ = Кх.

Разделив левую и правую части первого уравнения соответственно на левую и правую части второго уравнения и приняв во внимание, что fi.i Kin/Kj„, получим

=a,j. (IV.64)

Из уравнения рабочей линии имеем х,,л.1 =У,,„ и Xj, = yj. (TV.65)

Подставив значения концентраций у,„, и у„ из уравнения (IV.65) в уравнение (IV.64), получим соотношение

=a,j. (IV.66)

Уравнение (IV.66) справедливо для любой пары компонентов многокомпонентной смеси и позволяет определить их концентрации на любой (п + 1)-й тарелке колонны, если известны концентрации компонентов на нижележащей п-й тарелке, или наоборот.

Если варьировать номер тарелки от п = О (кипятильник) до п, присваивая п целые числа, то из уравнения (IV.66) получим

=а;;. (IV.67)

с помощью уравнения (IV.67) можно рассчитать концентрации всех компонентов на любой тарелке колонны между двумя произвольными сечениями с номерами О и п.

С учетом разделительного действия кипятильника для всей колонны

(л = •тш + 1; = Yi.D И = Yj,,; х.о = х,и, и хо = Xjw) уравнение (IV.67) запишется в виде

Zi£.„W.=aW>iiJL. (IV.68)

У/,0 Xjw

Решив уравнение (IV.68) относительно числа теоретических контактных ступеней, получим

S™.„=N„ + 1=-Ii£ii=. (IV.69)

есть коэффициент распределения z-го компонента между ректификатом и остатком.