1.5 Расчет режима минимального орошения

Режиму минимального орошения соответствует бесконечно большое ЧТТ в обеих секциях колонны. При этом в дистилляте могут отсутствовать ВКК сырья, в остатке – НКК (2 класс фр-я).

1.5.1 Определение класса фракционирования

Так как по условиям разделения закреплены концентрации y_3D и x_3W, то, согласно, сначала предполагаем, что фракционирование относится к 1-му классу. Тогда минимальное паровое число рассчитывается по уравнению:

(1.10)

По уравнению определяем мольную долю 1-го компонента в остатке:

.

Если при этом x_1W > 0, то предположение о первом классе фракционировки является правильным (при x_1W = 0 - граничный случай) и полученное минимальное паровое число является действительным для заданных условий разделения. Тогда определяется

Проверка

Полученному составу остатка отвечает состав дистиллята (см. п.1.1)

Если x_1W < 0, то, разделение относится ко 2-му классу фракционирования и тогда

- задано по условиям.

Полученному составу остатка отвечает состав дистиллята (см. п.1.1):

1.5.2 Определение минимального флегмового числа методом Андервуда

Из уравнения (1.11)

находим корень , удовлетворяющий неравенству

при x_iW=0

Или

при у_3D=0

С использованием найденного корня уравнения (1.11) минимальное флегмовое число определим по уравнению:

(1.12)

1.6 Определение рабочего флегмового числа и приближенный расчет числа теоретических тарелок

Если в задании на проектный расчет дана кратность флегмового орошения (n), то рабочее флегмовое число определяется по уравнению

Тогда паровое число

Если в задании на проектный расчет дана кратность парового орошения (k), то рабочее паровое число определяется по уравнению

Тогда рабочее флегмовое число

(1.19)

Рассчитываем число теоретических тарелок приближенным методом Джиллиленда. Находим величину

. (1.20)

По графику Джиллиленда этой величине соответствует величина

(1.21)

Ранее определено N_м. Тогда по формуле 1.21 рассчитываем значение N

1.7 Расчет числа теоретических тарелок в колонне

методом “от тарелки к тарелке”

Любому рабочему режиму колонны соответствует конкретный состав продуктов разделения. Эти составы до расчета числа теоретических тарелок являются неизвестными, поэтому и определяются методом последовательных приближений в ходе расчета.

Известны составы дистиллята и остатка, отвечающие режиму минимального орошения (R_м) и режиму полного орошения (N_м).

В первом приближении можно принять состав, отвечающий рабочему режиму, как средний между составами для режимов минимального и полного орошения (принятые составы должны удовлетворять уравнению материального баланса).

При этом состав дистиллята рассчитываем по формуле (1.4)

Проверка:

Флегмовое отношение в укрепляющей секции:

Флегмовое отношение в отгонной секции колонны:

Так как по условиям разделения закреплены концентрации y_3D и x_3W, то расчет числа теоретических тарелок начинаем с верха колонны.

При расчете методом “от тарелки к тарелке” состав жидкости определяем по уравнению равновесия [1, С.55]:

(1.22)

Состав встречного потока паров находим по уравнению концентраций

для укрепляющей секции колонны

(1.23)

для отгонной секции колонны

(1.24)

Расчет тарелок производим путем попеременного использования уравнения равновесия (1.22) и уравнения концентраций соответствующей секции колонны.

Результаты расчета числа тарелок в укрепляющей секции по уравнениям (1.22) и (1.23) представлены в табл.2.

Таблица 2 - Расчет укрепляющей секции

Компоненты	i	yiD	(1-m)yiD	Первая тарелка
				yii	xi
1
2
3
Сумма

Продолжение табл.2

Вторая тарелка				Третья тарелка
mxi	yi	yii	xi	mxi	yi	yii	xi

Сравнивая составы паровой и жидкой фаз сырья с составами фаз на определенных тарелках находим точку ввода сырья в колонну.

По уравнению определяем состав жидкости, стекающей на верхнюю тарелку отгонной секции:

(1.25)

где x_ik – мольная доля i-го компонента в жидкой фазе нижней тарелки укрепляющей секции (4-й).

Проверка:

Результаты расчета числа теоретических тарелок в отгонной секции по уравнениям (1.22) и (1.24) представлены в табл. 3.

Таблица 3 – Расчет отгонной секции

Компоненты	i	xiW	(m0-1)xiW	Седьмая тарелка
				m0xi	yi	yii	xi

Продолжение табл.3

Восьмая тарелка				Девятая тарелка
m0xi	yi	yii	xi	m0xi	yi	yii	xi

С учетом закрепленной величины x_3W интерполяцией находим концентрации двух других компонентов в остатке при числе тарелок N

Проверка:

Когда, полученный состав остатка и принятый в начале расчета совпадают, дальнейший пересчет составов продуктов и тарелок прекращаем. Точность расчета 0,01.