ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет многокомпонентной абсорбции из "Разделение многокомпонентных смесей" В промышленных установках часто применяется простейшая абсорбционная односекционная колонна, служащая для извлечения из исходного газа тяжелых компонентов. При абсорбции многокомпонентной смеси, помимо тяжелых компонентов, в на- сыщенном абсорбенте содержится значительное количество легких компонентов. Для получения труднолетучей фракции, свободной от легких компонентов, насыщенный абсорбент подвергают фракционированию в ректификационной колонне. В последнее время получила распространение схема фракционирования в абсорбционно-отпарной колонне, в которой стадии абсорбции и отпарки от легких компонентов совмещены. [c.83] Исследование процесса в абсорбционно-отпарной колонне представляет большой практический интерес, поэтому целесообразно рассмотреть методику расчета абсорбции применительно к данному варианту схемы. В качестве расчетной воспользуемся схемой проведения процесса, изображенной на рис. 14. Исходное сырье Р (в общем случае в виде парожидкостной смеси) поступает в среднюю часть абсорбционно-отпарной колонны. В верхнюю часть колонны подается абсорбент о оттуда же отбирается сухой газ Уь а из нижней части — кубовый остаток Ц. В куб колонны может подаваться паровой поток 1 0- По высоте абсорбционной секции могут быть установлены промежуточные холодильники. Если промежуточный холодильник установлен между тарелками /—1 и , то считается, что тепло отводится с тарелки /. Паровой поток в колонне создается за счет подвода тепла к кипятильнику. [c.83] Процесс абсорбции при использовании представления о теоретической тарелке описывается теми же уравнениями, что и процесс ректификации, а именно уравнениями (1,2), (1,8) и 1П,33). В основу рассматриваемой методики положен способ решения уравнений (I, 2) и (I, 8) от тарелки к тарелке в направлении сверху вниз для легких компонентов и в обратном направлении для тяжелых компонентов. [c.83] При программировании расчета абсорбционно-отпарной колонны для машины Урал-1 была разработана стандартная форма решения уравнений. Эта форма основана на том, что уравнения, записанные для абсорбционной секции, остаются справедливыми и для отпарной секции при условии замены переменных, например V на L, й на 1/й и т. п. и при изменении направления счета тарелок. [c.83] Исходными данными для расчета являются давление в колонне, состав, количество и температура потока F состав и температура абсорбента Lq число тарелок в каждой секции число, места расположения и тепловые нагрузки промежуточных холодильников количества легкого ключевого компонента (в кубовом остатке) и тяжелого ключевого компонента (в сухом газе). [c.84] В результате расчета определяются количество абсорбента количества пара и жидкости, их концентрации и температуры на всех тарелках количества и составы продуктов разделения тепловая нагрузка на кипятильник. Таким образом, методика отвечает проектной постановке задачи. [c.84] Расчет проводится методом последовательных приближений. При первом приближении задаются количествами пара и жидкости и температурами на всех тарелках. [c.84] Расчет абсорбционной секции проводят по уравнениям (1П, 29) и (1,2) для тяжелых компонентов в направлении снизу вверх и по уравнениям (П1,27), (1,2) и (1П, 31) для легких и ключевых компонентов в обратном направлении. При расчете отпарной секции используются уравнения (1И, 30) и (1,2) для легких компонентов и уравнения (П1,28), (1,2) и (111,32) для тяжелых и ключевых компонентов. [c.84] Количества жидкости на всех тарелках, в том числе на п-н тарелке абсорбционной секции, подсчитываются по уравнению (I 1,33) с учетом того, что величины Qj представляют собой количества те ла, отвсдеппого в промежуточных холодильниках. При проектном расчете величины Qj неизвестны, и они должны определяться из условия, что жидкость, стекающая е /—1-ой тарелки, охлаждается до заданной температуры Tj. [c.84] Количества пара на всех тарелках отпарной секции, кроме т-й тарелки, определяются по уравнению (111,34) с учетом того, что для всех тарелок, за исключением первой, Qj = 0. [c.85] После каждого приближения по уравнениям материального баланса (П1,37) — (111,39) корректируются количества всех неключевых компонентов в продуктах разделения в жидкости, поступающей в отпарную секцию, и в паре, подаваемом в абсорбционную секцию. [c.85] При расчете абсорбционной секции по приведенным выше уравнениям величины У,- и 7,- могут резко меняться от приближения к приближению, что вызывает даже несходимость вычислений. [c.85] Одним из возможных способов, улучшающих сходимость, является введение в программу циклов, в результате чего при нескольких приближениях ряд величин остаются неизменными. Например, целесообразно выполнить несколько приближений с использованием уравнений (1П,27) — (П1,32) при постоянных значениях и Vj. [c.85] В связи с важностью вопроса о сходимости рассмотрим подробнее особенности уравнения (П1,33), представляющего собой систему уравнений материального и теплового балансов. Правая часть уравнения (П1,33) содержит в знаменателе разность между энтальпией пара на /-М-й тарелке и энтальпией жидкости на /-й тарелке. Известно, что в уравнение теплового баланса энтальпии отдельных компонентов входят как разностные величины, т. е. выбор начала отсчета не сказывается на конечном результате. [c.85] Пример 8. Рассчитать абсорбционно-отпарную колонну на машине Урал-1 применительно к условиям разделения газов пиролиза легких углеводородов и бензина на заводах синтетического спирта. Давление в колонне составляет 40 ат. Перед поступлением в колонну пирогаз охлаждается до 249 °К. Состав и количество (в моль/ч) исходной смеси (поток Р) приведены в табл. 19. [c.86] Абсорбционная секция имеет 10 теоретических тарелок. В отпарной секции число теоретических ступеней равно 9. Колонна обеспечивает следующее разделительное действие количество этилена в сухом газе 0,4 моль/ч, количество метана в кубовом остатке 0,12 моль/ч. [c.86] При расчете абсорбционно-отпарной колонны было принято, что тепло отводится на второй, пятой и восьмой теоретических тарелках. Количество отводимого тепла определялось из условия охлаждения жидкости в промежуточных холодильниках до температуры примерно 250 °К. [c.86] Расчетные температуры и количества пара и жидкости на тарелках колонны приведены в табл. 20. [c.87] Расчетные концентрации компонентов в жидкости на тарелках представлены на рис. 15. Ввиду того что концентрация водорода в жидкости незначительна, график для водорода на рис. 15 не приведен. [c.87] Вернуться к основной статье