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

При заданных качествах получаемых из сложной колонны продуктов концентрации у,, х, х,, х, х, и х известны; кроме того, известен поток сыры! F, и концентрации в нем всех компонентов. Таким образом, имеем систему четырех уравнений с четырьмя неизвестными (потоки D,„, W,„, W„ и W,), которые и определяются.

Рассмотрим теперь колонну /. Выход ректификата этой колонны D, определится из выражения

D,=F, -W, =D,„ + W,„ + W„ .

Состав ректификата D, можно найти следуюпщм образом. В ректификате D, масса ВКК (компонент 4) должна быть такой, какая допустима в

остатке W„, т.е. W„xy. Отсюда концентрация компонента 4 в парах

ректификата D, будет равна W„x / D,, & концентрация компонентов 1 - 3 составит

,.1 и,

Пары, покидающие колонну /, состоят из паров ректификата и сопровождающих их паров орошения д„, т.е.

Чтобы определить суммарную концентрацию компонентов 1-3 во флегме, примем, что содержание компонента 4 в потоке паров G„ ничтожно мало. Тогда получим концентрацию компонента 4 в жидкости 9п = +G„ , а следовательно, и в орошении д„

Таким образом, концентрация будет равна

.„ = 1- = 1-!!.

Щ1 + с;, яп

х„ компонентов 1 - 3 во флегме д„

Концентрация у, тех же компонентов в потоке С = D, + д„ определится из уравнения

У/ = или

Di +Я11

у, =1-

1 + -

Для определения концентраций у, и х„ необходимо предварительно

выбрать потоки д,, и . Последующим расчетов их можно скорректировать.

Число тарелок в колонне / выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить получение паров состава у,. Аналогично определяются составы потоков для колонн и и Ш.

Следует отметить одну важную особенность работы сложной колонны. Если проследить, как изменяются при переходе от первой простой колонны к следующим потоки ректификата и орошения, то можно обнаружить, что в каждой последующей колонне (см. рис. IV-31, колонны /, II, Щ поток ректификата убывает, тогда как поток орошения в том же направлении, наоборот, возрастает.

Увеличение потока флегмы от колонны / к колонне Ш объясняется тем, что колонны, расположенные выше, должны иметь такое количество флегмы, которое было бы достаточно не только для данной колонны, но и для колонн, расположенных ниже. Такое взаимно противоположное изменение количества ректификата и орошения в сложной колонне обусловливает резкое изменение флегмового числа, которое может уменьшаться в несколько раз при переходе от вышерасположенной простой колонны к нижерасположенным.

Значительно уменьшается также суммарная концентрация низкокипя-щих компонентов в парах, поступающих в вышерасположенные колонны, что обусловливается тем, что эти пары в значительной своей части состоят из паров орошения, в которых содержание НКК относительно невелико. Вместе с тем это существенно облегчает работу отпарных секций, что особенно важно в случае, когда отпаривание НКК производится без подвода тепла, а только за счет подачи в отпарные секции водяного пара. Низкая концентрация НКК в парах, поступающих на ректификацию данной секции сложной колонны, осложняет работу концентрационных частей колонны, однако это обстоятельство компенсируется высоким флегмовым числом.

Для расчета простых колонн, входящих в состав сложной колонны, также могут быть использованы методы расчета, изложенные ранее, с привлечением упрощающих допущений, упомянутых в данном разделе. При этом надо иметь в виду ту особенность, что питанием вышерасположенных колонн (U и Ш ) служат пары, поступающие из нижерасположенных колонн (/ и /7) и из стриппинг-секций данной колонны (см. рис. IV-31 и IV-32). В общем случае расчет выполняется на ЭВМ с привлечением итерационных методов.

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ СЛОЖНОЙ КОЛОННЫ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ОРОШЕНИЕМ

Как было показано выше, сложная колонна, представляющая собой систему последовательно соединенных простых колонн, характеризуется той особенностью, что для каждой простой колонны в направ-

лении движения паров поток ректификата уменьшается, а поток фле™ы увеличивается. По этой причине последние по ходу паров простые колонны работают с большими флегмовыми числами g/D, а первые, наоборот, с малыми.

Чтобы уменьшить разницу во флегаовых числах колонн, расположенных как выше, так и ниже, а также регенерировать часть тепла, в промышленности получила распространение схема работы сложной колонны с промежуточным циркуляционным орошением (ПЦО). Такая схема организации промежуточного циркуляционного орошения на верху колонны II дана на рис. IV-32.

Подобная схема работы колонны позволяет:

1) увеличить регенерацию тепла (в промежуточном сечении, где

осуществляется циркуляционное орошение, температура потока t выше

температуры верха колонны, хотя количество тепла, которое можно регенерировать в этом сечении, меньше, чем в верхнем сечении);

2) уменьшить количество паров, поднимающихся в расположенную выше простую колонну, и, следовательно, уменьшить ее диаметр;

3) уменьшить тепловую нагрузку конденсатора - холодильника в верху колонны вследствие сокращения количества орошения в этой части колонны.

Однако при промежуточном циркуляционном орошении проявляются два отрицательных момента:

1) уменьшается флегмовое число в вышерасположенной колонне (см. рис. IV-31, колонна 1Щ, что должно быть скомпенсировано некоторым увеличением числа тарелок в колонне;

2) увеличивается концентрация НКК в парах G,„, поступающих в колонну III, а следовательно, и в жидкости д, перетекающей в отпарную секцию колонны III, что осложняет работу этой секции.

Количество промежуточного циркуляционного орошения может изменяться в сравнительно широких пределах. В соответствии с этим изменяется и масса флегмы д,„, перетекающей в качестве орошения в колонну II из колонны III. Масса этой флегмы будет максимальной при отсутствии ПЦО. С увеличением количества циркуляционного орошения масса флегмы д,„ уменьшается. Очевидно, максимальный отвод тепла ПЦО соответствует такому режиму работы, когда масса флегмы д,„ = О, т.е. когда все тепло, необходимое для образования орошения колонны II, отводится с помощью ПЦО. В этом случае из колонны II поступают пары, масса которых равна массе ректификата этой колонны без сопровождающих паров орошения.

Таким образом, ПЦО выполняет роль парциального конденсатора, установленного в промежуточном сечении колонны.

Количество тепла, отводимое ПЦО в соответствующем сечении колонны, обосновывается расчетом для каждого конкретного случая. Подобное циркуляционное орошение может быть осуществлено в соответствующем сечении верхней части простой колонны. Однако следует учитывать, что, чем ниже расположена данная простая колонна, тем меньше флегмовое число и меньше ресурсы тепла, которое может быть регенерировано с помощью промежуточного циркуляционного орошения.

Таким образом, чем ниже расположена простая колонна, тем меньше эффект от организации ПЦО, хотя с точки зрения температуры потока, тепло которого используется, применение ПЦО в нижних колоннах является более целесообразным.

Эффективность организации промежуточного циркуляционного орошения зависит также от соотношения между выходами ректификата и остатка расположенной выше

колонны, а также от относительной массы паров G,„/W,„, которые поднимаются из

отгонной части колонны, расположенной выше сечения, где организуется ПЦО.