ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аналитические методы расчета процесса ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах из "Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. Изд.3" Технологические схемы ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах. Рассмотрим наиболее простые технологические схемы процесса ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах. При ректификации близкокипящих углеводородных смесей, в составе которых, имеется небольшое количество компонентов, летучесть которых заметно отличается от летучести остальных компонентов смеси, применяются колонны с одним боковым отбором продукта. Если в смеси содержится неболь--шое количество легколетучих компонентов, их отводят с дистиллятом. Остальные продукты разделения выводят с остатком и с боковым погоном в виде жидкости, отбираемой с одной из тарелок колонны, расположенной в ее концентрационной части. При этом в боковой погон попадает лишь небольшая часть легколетучего компонента. Таким условиям, в частности, отвечает разделение смеси бутанов с небольшим количеством пропана (рис. П-32, а) или разделение смеси этан — этилена с небольшим количеством метана. Аналогичным образом нри наличии в смеси небольшого количества тяжелолетучих компонентов их выводят из колонны с нижним продуктом, а остальные компоненты отводят с дистиллятом и боковым погоном в виде пара, отбираемого с одной из тарелок колонны, расположенной в нижней ее части. При этом в боковой погон попадает лишь небольшое количество тяжелолетучих компонентов. Такие условия могут встретиться, например, при разделении смеси пентанов с небольшим количеством бензиновых фракций. [c.108] В схеме разделения продуктов реакции алкилирования изобутана олефинами применяют колонны с двумя боковыми отборами (рис. П-32, б). Из верхней части такой колонны отбирается пропановая фракция, верхним боковым погоном является изо-бутановая фракция, нижним — фракция нормального бутана и, наконец, с остатком уходит алкилат. [c.108] Приведенными примерами, конечно, не исчерпываются области применения сложных ректификационных йолонн для разделения многокомпонентных смесей в условиях переработки нефти и газа. Однако и этих примеров достаточно, чтобы составить полное представление о существе рассматриваемого вопроса. [c.109] Проектный расчет ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах может быть выполнен достаточно просто по ключевым компонентам. Рассмотрим сначала исходную систему уравнений, используемую в методе ключевых компонентов. [c.109] Следовательно, для колонны с одним- боковым отбором (ras = 1) можно записать, что F = 4 при двух отборах (ras = 2) уже у = 6 и т. д. Данное уравнение определяет число степеней свободы проектирования процесса не только в сложной, но и в простой колонне, так как при пз = О имеем V = 2. [c.110] При указанном расчете материального баланса процесса ректификации то-компонентной смеси в сложной колонне, обесне-чиваюш,ей получение дистиллята, остатка и (п—2) боковых погонов, определяются полные составы продуктов, что аналогично расчету процесса ректификации бинарной смеси в полной колонне. [c.111] Следует иметь в виду, что чем больше боковых отборов, тем более Ж8СТКИМИ являются огр аничения на произвольное задание численных значений исходных данных (допустимых отборов и заданных концентраций ключевых компонентов). В связи с этим для получения реальных концентраций потоков но всем компонентам целесообразно принимать отборы продуктов равными потенциальному содержанию целевого компонента в исходной смеси. В этом случае всегда будут обеспечены положительные значения всех распределяемых концентраций компонентов в продуктах разделения. Кроме того, следует учитывать также, что высокие концентрации ключевых компонентов э целевых продуктах не всегда могут быть достигнуты разделением в одной сложной колонне. [c.111] Пример 15. Рассчитать процесс ректификации смеси парафиновых углеводородов l— jt (состав смеси ириведен в табл. 11,21) при давлении Р = = 1,2 МПа в сложной колонне, обеспечивающей отбор сухого газа (фракция j— j) ив верхней части в количестве 8д = 0,1, фракции Сз в виде бокового погона, отбираемого выше ввода сырья в количестве = 0,4. и фракции С4 в виде остатка, соответствующего извлечению в целевые продукты пропана (р , = 0,8 и бутана = 0,8. Расчеты выполнить на 1 кмоль сырья. [c.111] Расчет приведен ниже. [c.112] Выполняя аналогичным образом расчеты Дмин при меньших значениях Л, найдем, что при Д = 2 Р = 1,2 (рис. П-ЗЗ, б). [c.113] Для обеспечения принятого флегмового числа в средней части колонны Н — 0,6/0,4 = 1,5, очевидно, необходимо сконденсировать часть парового потока в промежуточном сечении выше отбора бокового погона, например, при немощи циркулирующего на трех тарелках промежуточного орошения. [c.115] Полученные в результате расчетов материальные потоки по колонне представлены на рис. П-ЗЗ, а. [c.115] Найденным составам соответствуют температура верха колонны = = —10 °С и температура отбора бокового погона д = 15 °С, т. е. средняя температура в верхней секции ср = 2,5 °С сильно отличается от принятой ранее, и поэтому необходимо сделать повторный расчет при новом значении относительной летучести а = 1,9/0,49 = 3,89. Эти расчеты выполняются аналогично рассмотренным ранее, поэтому в дальнейшем они не приводятся. Отметим только, что заметного влияния на конечный результат эта поправка не оказывает. [c.115] Расчет теплового баланса колонны производится обычным путем он не содержит принципиальных трудностей и поэтому здесь не рассматривается. [c.115] Поверочный расчет ректификации многокомпонентных смесей в сложных колоннах. В силу отмеченных выше ограничений, затрудняющих выполнение проектного расчета процесса ректификации в сложной колонне, следует рассмотреть также некоторые особенности выполнения поверочного расчета, в котором при заданных значениях чисел тарелок в каждой секции колонны, флегмовом числе вверху колонны и заданных отборах определяются составы продуктов разделения. [c.115] Для расчета ректификации в сложной колонне с одним или двумя боковыми отборами продуктов, расположенными выше и ниже ввода сырья, получены простые уравнения [25], применение которых дает возможность легко и в то же время достаточно надежно определять содержание примесных компонентов, в боковых продуктах. [c.115] В качестве характеристической температуры без большой погрешности может быть принята средняя температура в секции колонны, расположенной в одном случае выше и в другом — ниже бокового отбора продуктов. [c.116] Определение полного состава продуктов сложной колонны требует решения на ЭВМ значительно более сложной системы уравнений. В связи с этим такие расчеты рассматриваются далее в соответствующем разделе, посвященном изложению численных методов расчета процессов ректификации и абсорбции. [c.116] Пример, 16. По данным из примера 15 определить содержание легкого примесного компонента (этана) в боковом продукте, используя уравнение (11.88). В качестве исходных данных имеем Н = 2, N = 2, = 1,9 (при г.р = 2,5 °С) D/8J = 0,1/0,4 = 0,25. [c.116] Извлечение этана в боковой продукт, рассчитанное ранее методом ключевых компонентов, составляет 0,04/0,07 = 0,571 (см. табл. 11,22), т. е. практр-чески совпадает с полученной величиной. [c.116] Вернуться к основной статье