Определение минимального флегмового числа Вариант 4

Исполнитель

Студентка группы 5530

Деньгина Ольга

Руководитель

Кузьменко Е.А.

Томск, 2007

Цель работы:

Научиться рассчитывать минимальное флегмовое число методом Андервуда. Освоить метод Львова – Серафимова для расчета флегмового числа и числа тарелок укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.

1. Рассчитать минимальное флегмовое число колонны.

2. Определить место ввода сырья по уравнению Керкбрайда.

1. Исходные данные:

В качестве исходных данных, в работе используются показатели разгонки Северо-лугинецкой нефти в аппарате АРН-2 и характеристика полученных фракций (Приложение А).

2. Основные теоретические положения

Минимальное флегмовое число определяется по методу Андервуда. При этом сначала находится промежуточная характеристическая величина  по уравнению

(1)

где _i/v – относительная летучесть по высококипящему ключевому компоненту;

ε- доля отгона питания ректификационной колонны. Рекомендации по определению температуры ввода питания приведены ниже. После определения данной температуры необходимо рассчитать соответствующую ей долю отгона [].

Уравнение (10) решается методом последовательных приближений. Вычислив , находим минимальное флегмовое число из уравнения Андервуда

(2)

Относительные летучести компонентов определяются при средней температуре по колонне. Для расчета средней температуры необходимо определить температуры верха и низа колонны.

Примем давление на верху колонны на 0,01МПа ниже давления в зоне тарелки питания. Температуру Т_верха колонны определяем итерациями по уравнению:

(3)

при фиксированном составе ( ) и давлении.

Давление низа колонны выше давления в зоне тарелки питания на суммарное гидравлическое сопротивление тарелок. Если с выбором тарелок пока не определились, можно принять его на 0,03 – 0,05МПа выше давления на верху колонны. Температуру Т_низа низа колонны определяем итерациями по уравнению (4) при фиксированном составе куба и фиксированном давлении:

(4)

Если полученная температура выше температуры питания и не предусмотрен обогрев куба, принимаем температуру куба равной температуре питания. В противном случае принимаем среднюю температуру по колонне и температуру питания примерно равными. Высококипящий ключевой компонент следует выбирать вблизи ТГДС, хотя можно проверить и все компоненты смеси.

Для определения тарелки питания используют уравнение Керкбрайда:

(5)

где N₁ , N₂ – число минимальных тарелок укрепляющей и исчерпывающей частей колонны, соответственно; i – индекс тяжелого ключевого компонента, k – индекс легкого ключевого компонента.

3. Ход работы

1. Используя собственные исходные данные, формируем программу для расчета минимального флегмового числа. Расчет проводится в среде Microsoft Excel. Текст программы приведен в Приложении Б.

2. Рассчитываем температуру верха колонны Т_верха, которую определяем итерациями по уравнению (3), используя функцию Excel «Подбор параметра». Т_верха = 162,34 ⁰С

3. Определяем температуру низа колонны Т_низа итерациями по уравнению (4), используя функцию Excel «Подбор параметра». Т_низа = 321,5 ⁰С.

4. Определяем среднюю температуру в колонне Т_ср, путем нахождения среднего арифметического между Т_верха и Т_низа. Т_ср = 241,9 ⁰С.

5. Определяем коэффициенты относительной летучести относительно одного из компонентов (низкокипящий ключевой компонент).

6. Определяем долю отгона питания ε при температуре ввода сырья с помощью программы для расчета однократного испарения. Ε = 0,195. Поскольку 0< ε < 1, то мы имеем смесь жидкости и пара.

7. Зная долю отгона питания определяем итерациями по уравнению (1) промежуточную величину ω. ω = 4,64.

8. Затем, методом последовательных приближений с помощью функции «Подбор параметра» решаем уравнение (2), определяя минимальное флегмовое число. R_min = 1.96.

9. Определяем место вода сырья, используя уравнение Керкбрайда (5). Отношение N1/N2 равно 9,5. Следовательно,