6 Определение материальных и тепловых потоков в колонне

Количество дистиллята:

D = Fε = 150000,1936= 2903,66 кг/ч.

Количество остатка:

W = F – D = 15000 – 2903,66 = 12096,33 кг/ч.

При составлении тепловых балансов энтальпии потоков определяются по формулам Крега [2]:

для жидкости

для паров

Плотность потоков может быть определена по эмпирической формуле Крега [2]:

Тепловой баланс колонны без учета теплопотерь в окружающую среду запишется в виде:

Q_F + Q_B = Q_D + Q_W + Q_d

где Q_F – количество тепла, вносимое в колонну сырьём;

Q_D – количество тепла, отбираемое дистиллятом;

Q_W – количество тепла, отбираемое остатком;

Q_d – количество тепла, отбираемое холодным орошением;

Q_В – количество тепла, подводимое в нижнюю часть колонны.

Количества тепла потоков в тепловом балансе колонны определяются по уравнениям:

,

где ,,- энтальпии сырья, паровой и жидкой фаз сырья при

температуре ввода в колонну, соответственно;

- энтальпия паров дистиллята при температуре верха колонны;

- энтальпия остатка при температуре низа колонны.

Для расчета количества тепла, отбираемого в верхнем сечении колонны, необходимо определить количество горячей флегмы, стекающей с верхней тарелки. Количество этой флегмы рассчитывается в мольных единицах с учетом флегмового числа, а затем производится пересчет в массовые единицы:

,

где ,– мольное и массовое количество флегмы, соответственно;

- молекулярная масса флегмы, которая определяется при расчете температуры верха колонны, состав этой жидкости является равновесным по отношению к составу дистиллята.

Количество тепла, отбираемого сверху колонны для перевода количества флегмы из паровой фазы в жидкую:

,

где -энтальпия жидкости при температуре верха

Из теплового баланса колонны определим количество тепла, которое необходимо подвести в низ колонны для создания парового потока:

В том случае, когда отвод тепла осуществляется острым испаряющимся орошением, его количество определяется по уравнению:

,

где - энтальпия потока холодного орошения

Для определения количества холодного орошения зададимся его температурой на входе в колонну. В связи с тем, что хладагентом в конденсаторе-холодильнике является вода, примем температуру t_хол = 45°С

Количество паров под верхней тарелкой концентрационной секции колонны:

Количество паров под нижней тарелкой колонны отгонной секции колонны:

,

где - энтальпия паров при температуре низа колонны

Количество жидкости стекающей с нижней тарелки отгонной секции колонны:

Результаты подсчета сведены в таблицу 10.

Таблица 10

Потоки	Обозначение	Расход, кг/ч	Температура, ^oС	Молекулярная масса	Плотность	Энтальпия		Количество тепла	Обозначение
Приход						ж	п
Сырье:
паровая фаза	G F	12772,53238	129,66	76,45	0,6522	-	149,45	1908883	QF
жидкая фаза	gF	2227,467624	129,66	80,81	0,6653	72,41	-	161280,1
Пары из кипятильника	GW	47798,47501	130,99	77,33	0,6549	73,82	149,92	3637572	QB
								5707735
Расход
Дистиллят	D	2903,666464	93,12	66,22	0,6172	52,24	134,46	390428,1	QD
Остаток	W	12096,33354	130,99	79,98	0,6629	73,37	149,38	1806997	QW
Горячее орошение	gгор	42790,45361	93,12	68,80	0,6266	51,85	133,88	3510310	Qd^1
Холодное орошение	gхол	31763,27829	45	68,80	0,6266	23,95	-	3510310	Qd^2
Пары под верхней тарелкой конц.секц.	GNk-1	45694,12008						5707735
Жидкость, стекающая с ниж. тар. отг. секции	g1'	59894,80855