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

Выражение 5ах„ вынесено за знак общей суммы, так как оно не зависит от индекса суммирования (номера компонента).

Для двух корней 9, и 9 из уравнения (IV.89) можем записать

а-е, в, -а-е,

а-ву

Уп в,

(IV.90)

а-в.

Из уравнений (IV.88) и (IV.90) получим соотношение

а-е, в, -а-е,

(IV.91)

а-е,

а-е.

По виду уравнение (IV.91) аналогично уравнению (IV.66), записанному для работы колонны при /?-><», в то время как уравнение (IV.91) справедливо для рабочего флегмового числа, т.е. R<°o. Отношение корней 9,/9у соответствует приведенной относительной летучести а*у компонентов i и ).

Для упрощения записи последующих уравнений введем функцию

Функция е(х, 9J является аналогом концентрации, но не самой

концентрацией.

Тогда уравнение (IV.91) запишется в виде

X , е,

X , е,

Давая п целые значения от О до п-1, получим уравнение связи между числом теоретических тарелок и составами в двух произвольных сечениях колонны:

Отсюда определяется число теоретических тарелок п между двумя произвольными сечениями колонны (для концентрационной и отгонной частей в отдельности, так как корни в и концентрации различны)

X е,

-о, «у

Е X е,

Если в качестве одного из сечений, например, с номером ноль, выбрать сечение продуктового потока, то с учетом уравнения (IV.82) получим

п = -

с учетом действия кипятильника (или парциального конденсатора) число теоретических тарелок в соответствующей части колонны п = N + + 1 определится из уравнения

N-1-1=--J- , (IV.92)

где х - концентрация жидкости, стекающей с нижней тарелки верхней части колонны (х = х,) для концентрационной части колонны, или концентрация жидкости, поступающей на верхнюю тарелку нижней части колонны (х = х„) для отгонной части колонны.

Уравнение (IV.92) может быть использовано для расчета числа тарелок

в концентрационной N = и отгонной N = частях колонны. При этом для концентрационной части можно приближенно принять х=х, «Хр, а для отгонной части x=x„,«Xp, уточняя их последующим расчетом.

В уравнении (IV.92) влияние состава ректификата или остатка проявляется через посредство корней в соответствии с уравнениями (IV.82) - (IV.84).

При практическом использовании приведенных уравнений полные составы ректификата и остатка обычно вначале определяют тем или иным приближенным методом, например, при Л -»<», уточняя их затем в процессе расчета. При проверочных расчетах, когда полные составы ректификата и остатка известны, определяют N или R и проверяют их на соответствие фактическим данным.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СЛОЖНОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ

Расчет сложной ректификационной колонны, разделяющей многокомпонентную смесь, требует специального подхода при составлении материальных балансов и определении составов потоков отдельных простых колонн, так как все потоки жестко взаимосвязаны.

Сложная колонна, представленная на рис. IV-31, состоит из трех простых колонн и соответствует их последовательному соединению по схеме, показанной на рис. IV-30, б. Эта сложная колонна предназначена для разделения на четыре продукта четырехкомпонентной смеси, в которой первый компонент соответствует НКК, а четвертый - ВКК.

Пары ректификата D, первой колонны содержат компоненты 1 - 3 и примесь ВКК. Остаток первой колонны W, в основном состоит из ВКК и содержит некоторое количество компонентов 1-3 в качестве примеси. В приближенных расчетах без большой погрешности принимают, что примесным компонентом в остатке является компонент 3, а содержанием компонентов 1 и 2 пренебрегают.

В колонну из колонны / поступают пары ректификата D,, состоящие из компонентов 1 - 3 с примесью ВКК. Кроме того, в колонну Я поступают также пары орошения д„, состоящие из компонентов 1 - 3 с примесью ВКК, а также пары G„ из стриппинг-секции, состоящие из компонентов 1 - 2 с примесью компонента 3, который в основном уходит с остатком W„ колонны .

В результате процесса ректификации в колонне II получаются пары ректификата D„, состоящие в основном из компонентов 1 и 2 с примесью компонента 3. Хотя в ректификате D„ может содержаться и компонент 4, его концентрация обычно мала и ею можно пренебречь. Остаток W„ колонны II в основном состоит из компонента 3 с примесью компонента 4, поступившего в колонну вместе с ректификатом D,, а также компонентов 1 и 2, из которых в основном присутствует компонент 2, имеющий более высокую температуру кипения, чем компонент 1. Поэтому во многих случаях при расчете колонны содержанием компонента 1 в остатке W„ пренебрегают.

Из верха колонны III отбирают ректификат D,„, состоящий в основном из компонента 1 с примесью компонента 2, и остаток W,„, который в основном состоит из компонента 2 с примесью компонентов 1 и 3.

Рассмотрим уравнения материальных балансов для сложной колонны.

Материальный баланс для всей колонны по компоненту 1:

Р, = 0,пУщ„ + W,„x . (IV.93)

В уравнении (IV.93) нет потоков W, и W„, так как принято, что компонент 1 в них отсутствует.

Материальный баланс колонны по компонентам 1 и 2:

Рг (iF, + 2.F,) = Dn, + VV„,(l - Хз) + W„x . (IV.94)

В уравнении (IV.94) нет потока W,, так как было принято, что компоненты 1 и 2 в нем отсутствуют.

Материальный баланс всей колонны по компонентам 1, 2 и 3:

Pi,F,=D,„ + W,„+W„(l-x)+W,x . (=1

Кроме того, общий материальный баланс колонны имеет вид Р, =Dn, + W„, + W„+W, .