3.1.5 Определение числа тарелок в колонне

Используется уравнение Фенске. Расчет минимального теоретического числа тарелок в укрепляющей секции можно найти по формуле.

(3.19)

для отгонной секции

, (3.20)

где y_лкк – концентрация ЛКК в верхнем продукте, мольные доли;

y_ткк – концентрация ТКК в верхнем продукте, мольные доли;

С_лкк – концентрация ЛКК в сырье колонны, мольные доли;

С_ткк – концентрация ТКК в сырье колонны, мольные доли;

x_лкк – концентрация ЛКК в кубовом остатке, мольные доли;

x_ткк – концентрация ТКК в кубовом остатке, мольные доли;

а_лкк и а_ткк – относительные летучести ЛКК и ТКК соответственно (16).

В составе верхнего продукта за ЛКК по таблице 3.1 принимают фракцию 35-85, за ТКК – фракция 85-150.

Оптимальное число тарелок в каждой секции:

N

(3.21)

_opt1=1,7×N_min1+0,7

N_opt2=1,7×N_min2+0,7

Необходимое число тарелок в каждой секции рассчитывается с учетом КПД тарелок (η):

(3.22)

Общее число необходимых тарелок:

N=N₁+N₂

В случае если в колонне используются насадки, то для простейших насадок 1 теоретическая тарелка соответствует 0,5–1 м насадки..

3.1.6 Расчет диаметра колонны к-1

Диаметр колонных аппаратов определяется в зависимости от максимального расхода паров и их допускаемой скорости в свободном сечении колонны.

Диаметр колонны определяется по формуле:

, (3.23)

где V – секундный объем паров, м³/сек;

U – линейная скорость движения паров, м/с;

Секундный объем паров определяется по формуле:

, (3.24)

где D – количество паров, уходящих с верха колонны, кг/час;

F – количество флегмы, кг/час;

T – температура паров, К;

Z – коэффициент сжимаемости (определяется в зависимости от давления и температуры) [10];

M.M. – молекулярная масса паров, которая находится по ;

P – давление на верху колонны, ата.

Линейная скорость движения паров рассчитывается по формуле Саудерса и Брауна:

, м/с (3.25)

где К – коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий ректификации (для колонны отбензинивания равен 500);

ρ_ж, ρ_п – абсолютная скорость жидкости и паров, при температуре и давлении в рассматриваемом сечении, кг/м³.

_, (3.26)

Расчет диаметра ведется в двух сечениях колонны:

1. На верху колонны

2. В месте ввода сырья

3.1.7 Расчет высоты колонны к-1

Высота колонны зависит от числа и типа тарелок в колонне, а также от расстояния между ними. Фактически высота колонн складывается из следующих величин:

H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅+h₆, (3.27)

где h₁ – высота от верхнего днища до верхней тарелки, мм;

h₁=0,5×D_к×1000 (3.28)

h₂, h₃ – высота укрепляющей и отгонной части колонны, мм;

h

(3.29)

₂ = (N₁ –1)×r

h₃ = (N₂ –1)×r

где N₁ – число тарелок в укрепляющей части;

N₂ – число тарелок в отгонной части.

r – расстояние между тарелками.

h₄ – высота места вода сырья, мм;

h₄ = 3×r (3.30)

h₅ – высота от нижней тарелки до зеркала жидкости в кубе колонны, мм (принимается по практическим данным 1000 – 2000 мм);

h₆ – высота низа колонны, рассчитывается исходя из 5-10 минутного запаса продукта внизу колонны

, (3.31)

где V – объем кубового остатки внизу колонны, м³;

F – площадь поперечного сечения низа колонны исходя из расчетного диаметра D_к, м².

, (3.32)

где Y_куб. – количество кубового остатка, отбираемого из колонны, кг/с;

– время для обеспечения запаса кубового остатка на 5-10 мин. (300-600 сек.), с;

Ρ_куб – плотность кубового остатка, кг/м³.

(3.33)

Общая высота аппарата:

H = ∑h_i (3.34)