vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
6.2.11. Расчет диаметра и высоты колонны
Диаметр колонны рассчитываем с учетом максимальной нагрузки по парам и жидкости. Для определения нагрузки рассматриваем несколько сечений колонны (рис. 6.10-6.14)
|
Расчет нагрузки колонны по парам и жидкости в сечении I-I - сечение |
под |
верхней тарелкой. |
|
Составляем материальный баланс по парам и жидкости в сечении I-I. |
Нагрузка по парам
GI-I = G100-180 + gгоо,
где GI-I - поток паров, проходящий через сечение I-I, кг;
G100-180 - количество паров фракции 100-180оС, G100-180 = 15,9 кг (см. табл. 6.14).
Эскиз сечения I-I
Рис. 6.14.
Нагрузка по жидкости
gI-I = gгоо,
где gгоо - расход горячего орошения, возникающего от острого орошения, кг. Это орошение образуется в результате контакта паров, поднимающихся по колонне с острым орошением в верхней части колонны. Пары частично конденсируются, образовавшаяся флегма и является горячим от острого орошения. Ее количество определяют по формуле
g |
|
|
g |
оо |
(Н |
верх |
h |
вход. |
) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|||||
гоо |
|
|
H |
|
|
h |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
t |
|
t |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
I I |
|
I I |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где gгоо - расход горячего от острого орошения, кг; Hверх - энтальпия паров в верху колонны, кДж/кг;
h |
t |
|
- энтальпия жидкой фазы потока острого орошения, кДж/кг ; |
|
I I |
|
|
Н t |
I I |
- энтальпия паровой фазы потока при температуре в сечении I-I, |
|
|
|
|
|
кДж/кг;
h |
t |
|
|
|
I I |
- энтальпия жидкой фазы потока при температуре в сечении I-I,
кДж/кг;
Температуру в сечении I-I (сечении под верхней тарелкой) найдем из уравнения
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
tI-I = tверха + t,
где t = |
t |
|
|
|
t |
|
|
189 156 |
|
|
оС. |
|
|
||
180 230 |
|
верх |
= |
= 3 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
n5 |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
tI-I = 156 + 3 = 159 оС |
|
|
|
|
|
||||||||||
gгоо |
g |
оо |
(Н |
156 |
h |
|
) |
. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
H |
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
159 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
159 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для фракции 100-180 оС ( |
20 |
|
15 |
|
|||||||||||
4 |
= 0,748, |
15 |
= 0,752) |
||||||||||||
Н152 = 651 кДж/кг; h30 = 60 кДж/кг; Н155 = 658 кДж/кг; h157 = 359 кДж/кг; gоо = 29,8 кг (табл. 6.14)
gгоо |
|
31,8 (651 60) |
= 62,9 кг |
||
658 |
359 |
||||
|
|
|
|||
GI-I = 15,9 + 62,9 = 78,8 кг. gI-I = gгоо. = 62,9 кг.
где gI-I - поток жидкости, проходящий через сечение I-I, кг;
Сечение II-II - сечение между вводом и выводом первого циркуляционного орошения
Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении II-II. Нагрузка по парам:
GII-II = G100-180 + G180-230 + + gгцо1,
где GII-II - поток паров, проходящий через сечение II-II, кг;
G180-230 - расход паров фракции 180-230 оС, G180-230 = 11,2 кг (см. табл.
6.5).
Gфл180 230
- расход флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции
180-230 оС, кг. Принимаем, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 180-230 оС остается постоянным до тарелки вывода фракции
230-280 оС, изменяется только ее состав. |
Gфл180 230 |
= 22,4 кг (см. п. 6.2.8.1). |
|
gг.ц.о.I |
– расход горячего орошения, |
возникающего от первого |
|
циркуляционного орошения, кг. |
|
|
|
Эскиз сечения II-II
Рис. 6.15.
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
g |
|
|
Q |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гцо1 |
|
H |
|
h |
|
|
|
|
|
t |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
||
,
где Q1 - тепло, снимаемое первым циркуляционным орошением (ЦО1), кДж/ч;
Q1 = 2,7 103 кДж/ч,
Нt и ht - энтальпия паров и жидкости ЦО1 при температуре t=197 оС. Условно принимаем, что плотность ЦО1 равна плотности фракции
180-230 оС (
20
4
=0,794,
|
15 |
|
15 |
||
|
= 0,798).
Энтальпии паров и жидкости ЦО1 равны Н193 = 725 кДж/кг, h193 = 446 кДж/кг.
|
|
|
3, 4 10 |
3 |
||
g |
|
|
|
|||
гцо1 |
710 |
431 |
||||
|
|
|||||
|
|
|
||||
= 9,7 кг
GII-II = 15,9+11,2+22,4+9,7 = 59,2 кг.
Нагрузка по жидкости:
gII-II = Gфл180 230 |
+ gцо1 + gгцо1, |
где gII-II - поток жидкости, проходящий через сечение II-II, кг;
gцо1 - расход ЦО1, кг/ч; gцо1 = 16 кг. gII-II = 22,4+16+9,7=48,1 кг.
Рассчитывать нагрузку в сечении над тарелкой вывода ЦО1 нет смысла, поскольку это сечение имеет нагрузку по парам такую же, а по жидкости меньше на gцо1, чем рассмотренное сечение.
Сечение III-III – над тарелкой вывода второго циркуляционного орошения.
Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении III-III. Нагрузка по парам:
G III-III = G100-180 + G180-230 + G230-280 + Gфл 230 280 + gгцо2,
где GIII-III - поток паров, проходящий через сечение III-III, кг;
G230-280 - расход паров фракции 230-280 оС, G230-280 = 9,9 кг (см. табл. 6.5);
Gфл 230 280 |
- расход флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции |
230-280 оС, кг. Принимаем, что расход флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 230-280 оС, остается постоянным. gфл 230 280 = 19,8 кг (см. п. 6.2.8.1);
gгцо2 – горячее орошение, возникающее от второго циркуляционного
орошения, кг. |
|
|
|
|
|||
g |
|
|
Q |
2 |
, |
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гцо2 |
|
H |
|
h |
|
|
|
|
|
t |
t |
|||
|
|
|
|
|
|
||
где Q2 - тепло, снимаемое вторым циркуляционным орошением (ЦО2), кДж/ч;
Q2 = 3,4 103 кДж/ч;
Нt и ht - энтальпия паров и жидкости ЦО2 при температуре t = 241 оС. Условно принимаем, что плотность ЦО2 равна плотности фракции
230-280 оС ( 204 = 0,825, 1515 = 0,829).
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Эскиз сечения III-III
Рис. 6.16.
Энтальпии паров и жидкости ЦО2 равны Н241 = 814 кДж/кг; h241 = 555 кДж/кг;
g |
гцо2 |
|
3, 4 103 814 555
= 13,1 кг.
GIII-III = 15,9+11,2+9,9+19,8+13,1 = 69,9 кг.
Нагрузка по жидкости:
gIII-III = Gфл 230 280 + gцо2 + gгцо2,
где gIII-III - поток жидкости, проходящий через сечение III-III, кг. gIII-III = 19,8+16+13,1 = 48,9 кг.
Сечение IV-IV – над тарелкой вывода третьего циркуляционного орошения.
Составим материальный баланс по парам и жидкости в сечении IV-IV. Нагрузка по парам:
G IV-IV = G100-180 + G180-230 + G230-280 + G280-350 + gфл 280 350 + gгцо3,
где G IV-IV - поток паров, проходящий через сечение IV-IV, кг;
G280-350 - расход паров фракции 280-350 оС, G280-350 = 13,8 кг (см. табл.
6.5);
Gфл 280 350 |
- расход флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции |
280-350 оС, кг. Принимаем, что количество флегмы, стекающей с тарелки вывода фракции 280-350оС, остается постоянным.
gфл 280 350 = 27,6 кг (см. п. 6.2.8.1);
gгцо3 – расход горячего орошения, возникающее от третьего циркуляционного орошения, кг.
g Q3 ,
гцо3 Ht ht
где Q3 - тепло, снимаемое третим циркуляционным орошением (ЦО3), кДж/ч;
Q3 = 3,6 103 кДж/ч;