3) Расчет температуры низа колонны к-12

Рассчитывается давление насыщенных паров компонентов Рv_i по формуле Антуана (5.32) при возможной температуре низа.

Константа фазового равновесия компонентов К_i при давлении низа Pn = 10,198 атм находится по формуле 5.35.

Температуру низа колонны определяем методом постепенного приближения по уравнению равновесия фаз:

∑К_i · Х_i = 1 [5, с.11] (5.45)

путем подбора такого ее значения, при котором константы фазового равновесия К_i для давления Pn = 11,198 атм, будучи подставлены в это уравнение, превращают его в тождество. Такая температура равна Tn = 499 K = 226 ^оС. Расчет сведен в таблицу 5.13.

Таблица 5.13 ─ Расчет температуры низа колонны

Компонент	Tn, К	Рvi, атм.	Кi	Кi · Хi
1	2	3	4	5
Водород	499	323.149	28.858	0.00599
Сероводород		106.24	9.487	0.00517
Метан		241.395	21.557	0.00111
Этан		140.283	12.528	0.00392
Пропан		87.77	7.839	0.00814
бутан		53.631	4.789	0.00413
Н.к-60		27.509	2.457	0.4162
Фр. 60-105		16.107	1.438	0.343
Фр. 105-180		5.621	0.502	0.165
Фр.180-210		1.965	0.175	0.045
Итого		-	-	1.0000

Температура в точке ввода сырья Тvvod лежит в пределах между температурой верха и низа колонны и примерно равна среднеарифметическому между температурой верха и низа колонны.

Примем температуру в точке ввода сырья Тvvod = 473 К.

4)Расчет минимального флегмового числа колонны к-12

Расчет минимального флегмового числа для укрепляющей части колонны производится методом Андервуда, при котором минимальное флегмовое число вычисляется по выражению:

Rmin = ∑(f · Y_i / α_i – f), [5, с.18] (5.46)

где Y_i ─ мольные доли компонентов в в верхнем продукте;

α_i ─ относительные летучести компонентов (коэффициенты относительной летучести по отношению к ТКК вычисляются при температуре в точке ввода питания):

α_i = К_i / К_ткк , [5, с. 11] (5.47)

где К_i ─ константы фазового равновесия компонентов сырья при условиях ввода сырья;

К_ткк ─ константа фазового равновесия ТКК при условиях ввода сырья;

f ─ параметр который является корнем уравнения

∑(α_i · С_i / α_i – f) = e’, [5, с.17] (5.48)

где С_i ─ мольные доли компонентов в сырье;

e’ ─ мольная доля отгона сырья в точке ввода .

Рассчитываются относительные летучести компонентов при условиях ввода в колонне по формуле 5.47. Результаты вычислений представлены в таблице 5.14.

Таблица 5.14 ─ Относительные летучести компонентов

компонент	αi
1	2
Водород	7.0009
Продолжение таблицы 5.14
1	2
Сероводород	2.097
Метан	5.104
Этан	2.834
Пропан	1.705
бутан	1
Фр. Н.к-60	0.484
Фр. 60-105	0.271
Фр.105-180	0.086
Фр.-180-210	0.027

Далее решается уравнение (5.49) относительно параметра f . По формуле (5.47) рассчитывается значение Rmin.

Найденное значение параметра f составляет 0.376, путем подстановки которого в выражение (5.46) вычисляется значение Rmin =0,394. Рабочее флегмовое число Rrab вычисляется по формуле:

Rrab = 1.35· Rmin + 0.35 [5, с. 17] (5.49)

Rrab = 0,881

5) Расчет числа тарелок в укрепляющей и отгонной частях колонны К-12

Расчет минимального числа тарелок в укрепляющей и отгонной частях колонны Nmin1 и Nmin2 производится по формулам:

Nmin1 = lg( Y_лкк· C_ткк / Y_ткк· C_лкк) / lg(α_лкк / α_ткк), [5, с.14] (5.50)

Nmin2 = lg( X_ткк· C_лкк / X_лкк· C_ткк) / lg(α_лкк / α_ткк), [5, с.14] (5.51)

где Y_лкк─ мольная доля ЛКК в верхнем продукте;

Y_ткк─ мольная доля ТКК в верхнем продукте;

C_лкк─ мольная доля ЛКК в сырье;

C_ткк─ мольная доля ТКК в сырье;

X_лкк─ мольная доля ЛКК в кубовом остатке;

X_ткк─ мольная доля ТКК в кубовом остатке;

α_лкк и α_ткк─ относительные летучести ЛКК и ТКК соответственно.

Nmin1 = 0,239

Nmin2 = 0,761

Оптимальное число тарелок в каждой части Nopt1 и Nopt2 определяется по формулам:

Nopt1 = 1.7∙Nmin1+ 0.8 [5, c. 38] (5.52)

Nopt1 = 1.7∙0,239+ 0.8 = 1,206

Nopt2 = 1.7∙Nmin2+ 0.8 [5, c. 38] (5.53)

Nopt2 = 1.7∙0,761+ 0.8 = 2,093

Необходимое число тарелок в каждой части Nr1и Nr2 рассчитывается с учетом КПД тарелок, которое в данном случае принято ή =0.35 .

Nr1 = Nopt1 / ή [5, с. 38] (5.54)

Nr1 = 1,206/ 0.35 = 12.759

Nr2 = Nopt2 / ή [5, с. 38] (5.55)

Nr2 = 2,093/ 0.35 = 7.77

С учетом округления принимаю количество тарелок в укрепляющей части колонны Nr1 = 13.

Принимаю число тарелок в отгонной части колоны Nr2 = 8.

Общее число тарелок N:

N = Nr1 + Nr2 [5, c. 38] (5.56)

N = 13 + 8 = 21

По результатам расчета число тарелок равно 21. В действительности колонна К-12 имеет 24 тарелки. Поэтому принимаем количество тарелок – 24. Тарелки клапанные.