2. Материальный баланс колонны
Уравнение материального баланса всей колонны по НКК:
.
(12)
Доля отбора дистиллята от сырья:
=0,4020,
(13)
получаем: D = 4824,7 кг/ч, W = 7175,3 кг/ч.
В табл. 3 приведен покомпонентный материальный баланс колонны.
Таблица 3
Компоненты |
Сырье F |
Ректификат D |
Остаток W |
|||
доли НКК, масс. |
кг/ч |
доли НКК, масс. |
кг/ч |
доли НКК, масс. |
кг/ч |
|
н.октан |
0,4 |
4800 |
0,98 |
4728,2 |
0,01 |
71,8 |
н.декан |
0,6 |
7200 |
0,02 |
96,5 |
0,99 |
7103,5 |
Всего: |
1,0 |
12000 |
1,00 |
4824,7 |
1,00 |
7175,3 |
Количество сырья, поступающего в секцию питания:
в паровой фазе
GF = e F = 0,2 * 12000 = 2400 кг/ч,
в жидкой фазе
gF = F - GF = 12000 - 2400 = 9600 кг/ч.
3. Расчет флегмового числа
Расчет проводится при допущении: расходы потоков пара и жидкости по высоте концентрационной секции постоянны.
Минимальное количество орошения
,
(14)
Где минимальное флегмовое число рассчитывается по уравнению:
= 1,10
. (15)
5307,2 кг/ч.
Минимальному флегмовому числу соответствует бесконечно большое число тарелок. В реальных условиях флегмовые числа принимаются с некоторым избытком, по сравнению с минимальным. С увеличением избытка флегмы необходимое число тарелок сокращается.
Для данного сырья заданные составы ректификата и остатка могут быть получены при различных флегмовых числах, изменяющихся от теоретически минимального значения, соответствующего бесконечно большому числу тарелок, до R = , при котором число теоретических тарелок будет минимальным.
Отношение действительного флегмового числа к минимальному носит название коэффициента избытка флегмы. В большинстве случаев значения этого коэффициента принимаются от 1,04 до 1,5.
Примем значение коэффициента избытка флегмы равным 1,4, тогда количество жидкости, стекающей с каждой тарелки концентрационной секции, равно:
g = gмин * 1,4 = 7430 кг/ч,
что соответствует рабочему флегмовому числу R = 1,54 .
4. Тепловой баланс колонны
Из общего теплового баланса колонны находится количество тепла, подводимого в низ колонны:
.
(16)
Тепло, поступающее в колонну с потоком сырья:
.
(17)
Тепло, отводимое дистиллятом:
.
(18)
Тепло, отводимое остатком:
.
(19)
Количество жидкости gгор («горячее» орошение), стекающей на верхнюю тарелку из парциального конденсатора:
gгор = D R . (20)
Тепло, отводимое наверху колонны в парциальном конденсаторе:
.
(21)
Количество паров под нижней тарелкой отгонной части колонны:
.
(22)
Результаты расчета теплового баланса представлены в табл. 4.
Таблица 4
Потоки |
Условные обозн. |
Расход, кг/ч |
t, оС |
М |
Энтальпия, ккал/кг |
Количество тепла, ккал/ч |
|
пара |
жидк. |
||||||
Приход: |
|
|
|
|
|
|
|
Сырье: |
F |
12000,0 |
154,9 |
129,3 |
|
|
|
пар. фаза |
GF |
2400,0 |
154,9 |
122,6 |
157,4 |
|
377837 |
жидк. фаза |
gF |
9600,0 |
154,9 |
131,1 |
|
84,7 |
813115 |
Пар кипятильника |
GW |
11437,2 |
179,9 |
140,9 |
169,0 |
99,9 |
790440 |
Итого: |
|
|
|
|
|
|
1981392 |
Расход: |
|
|
|
|
|
|
|
Дистиллят |
D |
4824,7 |
133,7 |
114,5 |
147,6 |
|
712365 |
Остаток |
W |
7175,3 |
179,9 |
141,7 |
|
99,9 |
710559 |
Горячее орошение |
gD |
7437,0 |
133,7 |
115,7 |
147,6 |
72,6 |
558468 |
Итого: |
|
|
|
|
|
|
1981392 |