Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Верхний продукт ректификации покидает парциальный конденсатор в парообразном состоянии и называется ректификатом, или дистиллатом. Нижний продукт ректификации покидает кипятильник в жидком состоянии и называется остатком.
В дальнейшем приняты обозначения: (*\, Уь Qi-вес (кГ/час), состав (т. е. концентрация HKK) и
удельное теплосодержание (ккал)кГ) парового потока уходящего с г-ой тарелки; Kh х'ь <7і—то же, для жидкого потока; /, a, qt —то же, для сырья, поступающего в колонну; Ih Ув> Qd—to же, для дистиллата, уходящего из колонны; А\ xR, <7r—то же для остатка.
Материальные и тепловые балансы для колонны в целом. Материальные балансы по общему весу потоков и по весу содержащихся в них HKK будут
L = D-J-R, кГ/час; (Y,'4)
L a^-Dj/d+R^r кГ/час; (V, 5)
Тепловой баланс
Lqi -}-B=^DQu -[-Rr-}-^, ккал/час (V, 6)
Последнее уравнение можно привести к виду, симметричному
первыми двумя, следующим образом:
^
Lqb=D{Qb\-^) + R(q*-^) (V, 7)
LqL--=DQl+Rq\. . (V, 8)
\
\ 1
I.
Qd^=Qd4~ — ккал}кГ дистиллата; (V, 9)
D-
в
Qr=Qr---ккал/кГ остатка. » (V, 10)
R >
і .'It
123
¦і
ч
Решая совместно уравнения (V, 4) и (V, 5), а также (V, 4
и (V, 8) можно получить соотношения:
11
D L
ос
^r
Ч
ч
r
I 1 • Ї
yD—
Qd-?r
(V, 11)
R
а
О
D
ч
*
r
(V, 12)
При заданных значениях L9 а, у и и jcr уравнения (V, 11) v. (V,12) позволяют найти веса D и /?.
Каждое из уравнениий (V,l 1) и (V5 12) показывает, что пе тепловой диаграмме три точки L (a,qi), S1 (yDQ*D) и S2 {xPj q*R)
должны лежать на одной прямой. Эти три точки, играющие важкую роль для расчета колонны, могут быть изображены на тепловой диаграмме (фиг. 36). Точка L (а, дь) характеризует состояние сырья, вводимого в колонну.
\ 1 н P
Фиг. 36. Взаимосвязь между положениями полюсов .S1 и S2 пучков рабочих линий укрепляющей и отгонной
секций колонны
Если наряду с величинами L, a, Vd и Xr также задана величина <7l» то, как показывает уравнение (V, в), а также поло-* жение прямой S1 LS2 (фиг. 36), величины Bud зависят друг от друга. С увеличением В настолько же должно быть увеличено значение d, и наоборот.
Материальный и тепловой балансы укрепляющей секции колонны. Зависимость между составами равновесных потоков, покидающих тарелку, устанавливается уравнениями равновесия.
і
124
¦ґ
или равновесными кривыми. Для установления же соотноше-
нии, связывающих свойства встречных на одном уровне потоков, составим уравнения материального и теплового балансов для объема колонны, заключенного между верхом ее и произвольным межтарелочным отделением укрепляющей секции (фиг. 35, по контуру j):
Gi+i=S1H-D (V, 13)
Oi +і• уі+ і=?Гі -Xi+DyD (V, 14)
Gi+i.Qi+i=?#,+DQD+d. (V, 15)
Имея в виду обозначение, показанное выражением (V, 9), можно привести уравнение (v, 15) к виду, симметричному урав-іениям (V, 13) и (V, 14):
O1+1-Q1+1=^1+Z)Q* (V, 16)
Совместно решая уравнения (V, 13) и(У, 14), а затем (V, 13) и (V, 16) получаем
і
Gj+ і _ у о—X1
D
(V, 17)
Уі + l— X-
gl ' У d-j>i +1
D Уі+і—Xi
Gi+i = Qp-д{
D Qi+I-Qi
(V, 18)
(V, 19)
Из уравнений (V.17) и (V.19) имеем
Уь—Хі Od-д
(V, 20)
(V, 21)
у і+—х{ Qi+-i—
Уравнения (V, І7), (V, 18) или (V, 21), связывающие между «обою составы встречных на одном уровне неравновесных жидких и паровых потоков, называются уравнениями концентраций укрепляющей секции колонны.
Уравнения концентрации (V, 17) и (V, 21) можно решить, иппример, относительно состава парового потока:
.Уі + і=.*і + (у d-JC1) (v, 22)
+1
у^^Хі + ^Щ^^Іу^х) (v, 23)
Qd ~Яі
Отличие уравнения концентрации (V, 22) от уравнения рав-нпиосия (IV, 15) подтверждает, что встречные на одном уровне
¦ і iі
¦ г
125
жидкие и паровые потоки неравновесны. Ураві ение концентрации (V, 21) показывает, что на тепловой диаграмме три точки
oi+i Cyi+i,Q1+1), g. (xuqi) и S1 (>d,Qd) лежат на одной прямой (фиг. 36).
Прямую g{ Q1 + 1 S1, связывающую точки встречных потоков, принято называть рабочей
Для различных
линией.
межтарелочных отделений укрепляющей секции переменными будут координаты точек Gj+I Rg1 встречных потоков, тогда как положение точки S1 остается постоянным, независимо от того, какое межтарелочное отделение рассматривается.. Следовательно все рабочие линии укрепляющей секции составляют один пучок прямых с общей точкой (полюсом) Sj. Указанное важное свойство рабочих линий позволяет определить положение точки любого потока, если известны положения точки встречного с ним потока и полюса S1.
При аналитическом расчете укрепляющей секции можно использовать уравнение (V, 23).
Соотношения, связывающие параметры потоков питательной L и его равновесные фазы G0 и go
уравнениями материаль-
Фиг.
37. Схема питательной секции колонны
секции колонны. Сырье (фиг. 37) связываются между собой ных и теплового балансов:
L—Go-fg-o, кГ\час\ GoV о Л-go нГ/час; L=^G0 Q0 + go до у шал/час.
(V, 24) (V, 25) (V, 26)
Решая совместно уравнения (V, 24) и (V, 25) получим выра-
жение для степени отгона сырья
