Материальные потоки секции питания

 

Количество парового орошения над верхней отгонной тарелкой рассчитывается по формуле

V₀ = sR, (2.21)

где – паровое число над верхней отгонной тарелкой.

Паровое число наверху (над верхней тарелкой) отгонной части определяется из уравнения материального баланса секции питания

 

Количество парового орошения на верху отгонной части

V₀ = 1, 0834 · 1980, 6996 = 2145, 7916 кмоль/ч.

Количество флегмы с нижней укрепляющей тарелки

g_n = r·D = 1, 0834·1743, 0609 = 1888, 5111 кмоль/ч.

Количество паров, поступающих под нижнюю тарелку укрепляющей части

V_m = g_n + D = 188, 5111 + 1743, 0609 = 3631, 5720 кмоль/ч.

Количество паровой фазы сырья

V_c = e´·F = 0,399 · 3723, 7605 = 1485, 7805 кмоль/ч.

Количество жидкой фазы сырья

g_c = F(1-e´) = 3723, 7605 ·(1-0, 399) = 2237, 9801 кмоль/ч.

Количество флегмы, стекающей на верхнюю отгонную тарелку

g_m = g_n + g_c = 1888, 5111 + 2237, 9801 = 4126, 4912 кмоль/ч.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

БР.18.03.01.03-3030/37а.419.2022.00.ПЗ

Количество паров, поднимающихся с верхней отгонной тарелки

V₀ = g_m – R = 4126, 4912 – 1980, 6996 = 2145, 7916 кмоль/ч.

Для проверки вычисляется количество паров, поступающих в укрепляющую часть

V_m = V_c + V₀ = 1485, 7805 + 2145, 7916 = 3631, 5720 кмоль/ч.

 

Число тарелок в колонне

Минимальное число теоретических тарелок в колонне определяется по уравнению Фенске – Андервуда

(2.22)

где индекс 3 относится к этану, 4 – к пропану – ключевым компонентам.

.

Для определения числа теоретических тарелок в колонне используется уравнение

N = σ_N·N_min = 1, 8167·6 = 10, 9 ≈ 11.

Соотношение числа теоретических тарелок N_r в укрепляющей и N_s – в отгонных частях колонны определяется по уравнению Керкбрайда

 

N_r = 1, 1084· Ns.

N_r + N_s = N = 11.

Решение двух последних уравнений дает N_s = 5,2173 и N_r = 5,7827.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

БР.18.03.01.03-3030/37а.419.2022.00.ПЗ

Число рабочих тарелок в колонне рассчитывается по формуле

N_p = N/ η_ср, (2.23)

Примем к.п.д. η_ср= 0,40

Следовательно, число теоретических тарелок равно:

в укрепляющей части: N_rp = N_r/ η_ср = 5,7827/0,40 = 14,4567 ≈ 15

в отгонной части: N_sp = N_s/ η_ср = 5,1435/0,40 = 13,0433 ≈ 14

всего в колонне: N_p = N_rp + N_sp = 15 + 14 = 29.

Общее число тарелок в колонне равно 29, сырье подается на 14-ю тарелку. Расстояние между тарелками (h_т) принимаем 0,4.

Дальнейший расчет колонны состоит в определении основных ее размеров и тепловых нагрузок конденсатора и кипятильника.

 

Тепловая нагрузка конденсатора колонны

Дистиллят колонны D получается из емкости орошения в парах при t_D = -28 ⁰C. Следовательно, в конденсаторе колонны происходит частичная конденсация паров, поступающих в него из верхней части колонны. Образующихся из этих паров конденсат подается на орошение колонны. Тепловая нагрузка конденсатора для этого случая найдется по уравнению

 

Q_к = g₀ (H₁ – h₀) + D (H₁ – H_D), (2.24)

 

где g₀ = g = r·D = 1888,5111 кмоль/ч – количество орошения;

Н₁ – энтальпия паров, уходящих с верха колонны при температуре t₁ = -2 ⁰С и давлении Р₁ = 3,22 МПа, кДж/кмоль;

h₀ – энтальпия орошения, подаваемого на верх колонны при температуре t_D = -30 ⁰С, кДж/кмоль;

H_D - энтальпия паров, дистиллята при температуре t_D = -28 ⁰С и давлении Р₁ = 3,18 МПа, кДж/кмоль.

Энтальпия потоков находится по графику

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

БР.18.03.01.03-3030/37а.419.2022.00.ПЗ

Н₁ = 338, 5·27,0619 = 9160,4698 кДж/моль;

h₀ = 56·32, 3116 = 1809, 7323 кДж/моль;

H_D = 318, 2·21, 3688 = 6799, 5427 кДж/моль.

Тепло конденсата равно

 

Q_k = 1888, 5111· (9160, 4698 – 1809, 7323) + 1743, 0609· (9160, 4698 – 6799, 5427)=

=17997188, 9719 Дж/ч = 17, 99·10⁶ кДж/ ч = 4999, 2192 кВт.

 

Это тепло снимается в конденсаторе с помощью пропанового охлаждения, так как должна быть достигнута температура t_D = -28 ⁰С.