5.10 Визначення температурного режиму простої ректифікаційної колони

Так як у більшості випадків задається температура входу сировини в колону t₀, то в колоні визначають температуру верху і температуру низу колони при заданому значенні загального тиску в колоні.

Рисунок 5.10 – До визначення температури верху і низу колони

Температура верху колони визначається методом послідовних наближень за ізотермою парової фази

де У_і – концентрація компонента в дистиляті (мольні частки);

К_і – константа фазової рівноваги компонента; визначається графічно за значеннями тиску верху колони П_В і попередньо вибраною температурою верха колони. При цьому рахують, що пари в верху колони знаходяться при температурі початку конденсації. Вихідні і одержані розрахункові дані заносять в таблицю

П_В = 2,5 МПа; t_в^п = 30 °С; t_в^п = 60 °С

	Компоненти			Уі		К1	Уі/Кі	КіI			Уі/КіІ
	Метан (СН4) Етан (С2Н6) Пропан (С3Н8)			У1 У2 У3		К1 К2 К3	У1/К1 У2/К2 У3/К3	К1I К2I К3I			У1/К1І У2/К2І У3/К3І
					Σ=1,1					=0,85

Таблиця 5.1 – Вихідні і розрахункові дані для температури верху колони

Попередньо вибирають температуру верху колони. При вибраній температурі і заданому тиску верху колони П_В знаходять за графіком значення констант фазової рівноваги для кожного з компонентів. Сумують значення У_і/К_і = 1,1. Так як сума У_і/К_і ≠ 1, то вибирають іншу температуру верху колони. При цій температурі і заданому тиску знаходять константи фазової рівноваги для кожного компоненту. Так як і в другому випадку сума У_і/К_і ≠ 1, то будують графік залежності температури від суми У_і/К_і (t = ())

Рисунок 5.11 – До визначення температури верху колони

Так як сума У_і/К_і повинна бути рівна 1 то з цього значення проводять горизонталь до лінії 1-2 і отримують дійсне значення температури верху колони.

Температуру низу колони визначають методом послідовних наближень за ізотермою рідкої фази, яка має вигляд

де Х_і – концентрація компоненту в залишку. При цьому рахують, що залишок в низу колони знаходиться при температурі початку кипіння. Попередньо вибирають температуру низу колони. При стабілізації бензину або конденсату вказуються їхні межі википання і температура низу колони вибирається на 15 - 20 °С вищою за середню температуру кипіння бензину або конденсату.

Аналогічно вихідні дані і одержані результати заносять в таблицю.

П_Н = 2,6 МПа; t_н^п = 140 °С; t_н^п = 200 °С

Таблиця 5.2 – Вихідні дані і одержані результати

Компоненти	Хі	К1	Хі∙Кі	КіI	Хі∙КіІ
Бензин Пентан (С5Н12) Бутан (С4Н10) Пропан (С3Н8)	Х1 Х2 Х3 Х4	К1 К2 К3 К4	Х1∙К1 Х2∙К2 Х3∙К3 Х4∙К4	К1I К2I К3I К4I	Х1∙К1І Х2∙К2І Х3∙К3І Х4∙К4І

тоді

Так як сума Σ Х_і∙К_і ≠ 1 вибираємо іншу температуру низу колони. Так як і в другому випадку одержане значення Σ Х_і∙К_і^І ≠ 1, то будують графік залежності t = f (Σ Х_і∙К_і)

Рисунок 5.12 – До визначення температури низу колони