3.9 Расчет числа тарелок отгонной части колонны
Исходные данные и предпосылки расчета:
Элементы ректификации рассчитываем методом «от тарелки к тарелке», начиная от нижней тарелки, используя средние коэффициенты летучести;
Рабочее паровое число определяем по формуле:
Состав флегмы по каждому компоненту находим из уравнения концентрации:
где
нижний
индекс обозначает номер тарелки (нижняя
тарелка считается первой), а значение
рассчитывается:
Уравнение концентраций принимает вид:
Состав равновесных флегме паров по каждому компоненту находим из уравнения:
где
i - номер компонента;
-
мольная доля компонентов во флегме,
покидающей ту же тарелку, что и пары.
Температура на любой теоретической тарелке определяется по константе фазового равновесия бутана, которая рассчитывается по уравнению:
Зная
и определив среднее давление в отгоняющей
части, по номограмме [7].
Кипятильник («нулевая отгонная тарелка)
Состав колонны известен, поэтому рассчитываем состав паров, равновесных с остатком, поступающим из кипятильника на первую тарелку, по уравнению:
Проверка
Константа фазового равновесия эталонного компонента – нормального бутана равна:
Находим температуру в низу колонны (в кипятильнике):
Т0=ТR=385,75 К
Первая тарелка
Состав флегмы с первой тарелки рассчитываем по уравнению концентраций, зная состав паров из кипятильника:
Состав паров с первой тарелки:
Константа фазового равновесия бутана:
По номограмме [8] определяем T1=379 К.
Расчет отгонной части следует прекратить на той очередной тарелке (в нашем случае пятой), которую покидают равновесные жидкая и паровая фазы, по составу практически одинаковые с равновесными жидкой и паровой фазами, полученными для очередной тарелки (в нашем случае – седьмой) укрепляющей части при расчете в ней элементов ректификации.
Таблица 3.11 – Расчет тарелок отгонной части ректификационной колонны
Компо-ненты сырья |
Кипятильник T0=TR=385,75 К |
Первая тарелка снизу Т1=378 К |
||||||||
|
|
|
|
0,62* |
|
|
|
|
|
|
СН4 |
30,21 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
С2Н6 |
7,87 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
С3Н8 |
2,7 |
0,020 |
0,054 |
0,0624 |
0,0387 |
0,0076 |
0,0463 |
0,1249 |
0,1303 |
- |
С4Н10 |
1,00 |
0,663 |
0,663 |
0,7656 |
0,4847 |
0,2519 |
0,7266 |
0,7266 |
0,7583 |
1,0436 |
С5Н12 |
0,47 |
0,317 |
0,1490 |
0,1720 |
0,1067 |
0,1205 |
0,2271 |
0,1068 |
0,1114 |
- |
Сумма |
|
1,000 |
0,8660 |
1,0000 |
|
|
1,0000 |
0,9583 |
1,0000 |
|
Продолжение таблицы 3.11
Компо-ненты сырья |
Вторая тарелка снизу Т2=372 К |
Третья тарелка снизу Т3=367 К |
||||||||||||
|
0,62* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН4 |
30,21 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
С2Н6 |
7,87 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
С3Н8 |
2,7 |
0,0808 |
0,0076 |
0,0884 |
0,2034 |
0,2027 |
|
0,1257 |
0,0076 |
0,1333 |
0,3066 |
0,2855 |
|
|
С4Н10 |
1,00 |
0,4701 |
0,2519 |
0,7221 |
0,7221 |
0,7198 |
0,969 |
0,4463 |
0,2519 |
0,6982 |
0,6982 |
0,6502 |
0,9312 |
|
С5Н12 |
0,47 |
0,0691 |
0,1205 |
0,1895 |
0,0777 |
0,0777 |
|
0,0482 |
0,1205 |
0,1686 |
0,0691 |
0,0644 |
|
|
Сумма |
|
|
|
1,0300 |
|
1,0002 |
|
|
|
1,0001 |
1,0739 |
1,0000 |
|
|
Продолжение таблицы 3.11
Компо-ненты сырья |
Четвертая тарелка снизу Т4=363 К |
Пятая тарелка снизу Т5=359 К |
||||||||||||
|
0,62* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН4 |
30,21 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
С2Н6 |
7,87 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0,0012 |
|
|
С3Н8 |
2,7 |
0,1770 |
0,0076 |
0,1846 |
0,4245 |
0,3707 |
|
0,2298 |
0,0076 |
0,2374 |
0,5461 |
0,4488 |
|
|
С4Н10 |
1,00 |
0,4031 |
0,2519 |
0,6550 |
0,6550 |
0,5719 |
0,8731 |
0,3546 |
0,2519 |
0,6065 |
0,6065 |
0,4986 |
0,822 |
|
С5Н12 |
0,47 |
0,0399 |
0,1205 |
0,1604 |
0,0658 |
0,0574 |
|
0,0356 |
0,1205 |
0,1561 |
0,0640 |
0,0526 |
|
|
Сумма |
|
|
|
1,000 |
1,1453 |
1,0000 |
|
|
|
1,0000 |
1,2165 |
0,0012 |
|
|
Продолжение таблицы 3.11
Компо-ненты сырья |
Шестая тарелка снизу Т6=355 К |
Седьмая тарелка снизу Т7=353 К |
|||||||||||
|
0,62* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН4 |
30,21 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00015 |
|
0,0001 |
0 |
0,0001 |
0,0001 |
0,00001 |
|
С2Н6 |
7,87 |
0,0007 |
0 |
0,0007 |
0,0039 |
0,0031 |
|
0,0019 |
0 |
0,0019 |
0,0019 |
0,0014 |
|
С3Н8 |
2,7 |
0,2783 |
0,0076 |
0,2859 |
0,6575 |
0,5116 |
|
0,3172 |
0,0076 |
0,3248 |
0,7470 |
0,5602 |
|
С4Н10 |
1,00 |
0,3091 |
0,2519 |
0,5610 |
0,5610 |
0,4365 |
0,7780 |
0,2706 |
0,2519 |
0,5226 |
0,5226 |
0,3919 |
0,750 |
С5Н12 |
0,47 |
0,0326 |
0,1205 |
0,1531 |
0,0628 |
0,0488 |
|
0,0303 |
0,1205 |
0,1507 |
0,1507 |
0,0463 |
|
Сумма |
|
|
|
1,0007 |
1,2853 |
1,0002 |
|
|
|
1,0009 |
1,3334 |
1,0000 |
|
