4 Расчет флегмового числа

Для определения флегмового числа используем уравнения Андервуда [5], принимая неизменным вес паров в концентрационной части колонны:

,

,

где _i – относительная летучесть i –го компонента,

 – корень уравнения Андервуда,

R_мин – минимальное флегмовое число,

q – величина, характеризующая физическое состояние питания – доля питания, поступающего в виде жидкости

Подача сырья в колонну может осуществляться:

а) в виде кипящей жидкости (= 0),q =1, 1 – q = 0 = ,

б) в виде насыщенных паров (= 1),q = 0, 1 – q = 1 = ,

в) в виде жидкости, недогретой до температуры кипения q  1, 1 – q  0,

г) в виде перегретых паров q  0, 1 – q 1,

д) в виде парожидкостной смеси 0   1, 1 – q = .

Корни  определяются из первого уравнения, их число определяется числом компонентов смеси (для расчёта R_мин – используют значение , лежащее в интервале между значениями относительных летучестей распределённых компонентов).

Результаты решений уравнения Андервуда сведены в таблицу 5

Таблица 5

ai	13,385278	10,869734	5,4280382	4,6447986	2,5619874	2,115454	1
θi	13,163157	10,33774	5,1659249	3,4949631	2,2569088	-0,386	-
Rmin	4,3117595	5,919367	10,247521	0,9999785	1,5400838	0,946647	-

Получаем корень уравнения Андервуда  = 5,165;

минимальное флегмовое число R_min = 10,2475

Оптимальное мольное флегмовое число определяется по соотношению:

R_опт = 1,35R_min + 0,35= 14,1841

Минимальное мольное паровое число S_min рассчитывается по уравнению:

S_min = 0,4543

Реальное мольное паровое число целесообразно находить из теплового баланса или по уравнению:

5 Определение температуры верха и низа колонны

Для расчета температуры верха колонны используем уравнение изотермы паровой фазы:

где К_i - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре и давлении верха колонны: k_i = P_i / _в

P_i - давление насыщенных паров i-го компонента при t_в;

_в - давление в верхней части колонны.

Давление насыщенных паров определяется по уравнению Антуана:

где А_i, В_i, С_i – константы, приведены в таблице 6;

t – температура, ^С.

Таблица 6

Константы уравнения Антуана (давление в мм.рт.ст.)
	A	B	C
изобутан С4Н10	6,74804	882,8	240
бутан С4Н10	6,83029	945,9	240
изопентан С5Н12	6,78967	1020,01	233,1
пентан С5Н12	6,87372	1075,82	233,36
изогексан С6Н14	6,8391	1135,41	226,57
гексан С6Н14	6,87776	1171,53	224,37
гептан С7Н16	6,90027	1266,87	216,76

Давление π_в определяется с учетом перепада давления на тарелках Δр

π_в = π_эв - ΔрN_k= 5854 мм. рт. ст.

принимаем Δр = 5 мм.рт.ст.

Подбор температуры верха по уравнению изотермы паровой фазы проводится методом последовательных приближений. Результаты расчёта приведены в таблице 7.

Таблица 7

πв	5854
tв=	93,1227
Kiв	Piв
2,169472888	12700,35772	0,0544
1,69388954	9916,235053	0,1741
0,786103108	4601,943048	0,6325
0,647256388	3789,117491	0,1391
0,331185848	1938,80217	0,0000
0,26324222	1541,051918	0,0000
0,110811377	648,7032566	0,0000
∑		1,000

В результате расчета температура верха колонны t_в = 93,1227 °С

Для расчёта температуры низа колонны используется уравнение изотермы жидкой фазы:

где К_i – константа фазового равновесия i-го компонента при температуре низа колонны: К_i = P_i / _н.

_н – давление в нижней части колонны.

π_н = π_эв + ΔрN₀= 6199 мм.рт.ст.

Расчёт температуры низа колонны проводится методом последовательных приближений, результаты представлены в таблице 8.

Таблица 8

πн	6199
tн=	130,9888
Kiн	Piн
3,857017605	23907,99913	0,0000
3,136168387	19439,76376	0,0000
1,569772936	9730,34967	0,1413
1,344957752	8336,816692	0,4837
0,743633517	4609,465473	0,2487
0,614775071	3810,727192	0,1205
0,291687634	1808,046636	0,0058
∑		1,000

В результате расчета температуры низа колонны t_н = 130,9888°С.

Массовый состав горячего орошения:

Массовый состав паров из кипятильника:

Мольные и массовые составы горячего орошения и паров из кипятильника, полученные в результате расчета температур верха и низа колонны по уравнениям изотерм, представлены в табл. 9.

Таблица 9

0,0544	0,0458	0,0000	0,00000
0,1741	0,1467	0,0000	0,00000
0,6325	0,6619	0,1413	0,13155
0,1391	0,1455	0,4837	0,45032
0,0000	0,0000	0,2487	0,27660
0,0000	0,0000	0,1205	0,13405
0,0000	0,0000	0,0058	0,00748
1,0000	1,0000	1,0000	1,00000