ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость числа теоретических тарелок от орошения из "Очистка и переработка природных газов" Как известно, кривая равновесия может быть также описана уравнением у = Кх. Относительная летучесть а системы меняется с температурой, однако в том температурном интервале, в котором работают ректификационные колонны, величина изменения летучести очень незначительна. Это означает, что для оценки равновесия исходной смеси значение а можно принять при условиях подачи сырья в колонну. [c.143] Из рассмотрения уравнения (110) следует, что в координатах у — х это прямая линия с углом наклона, равным /(д — 1). Если х равно составу сырья Хр, то у также имеет величину, равную хр у = Хр). Возможное расположение так называемой -лшши относительно точки х = хр и у = Хр показано на рис. 79. [c.145] При 0=0 и = 0 оперативные линии обеих частей колонны совпадают с прямой, проведенной иод углом 45 . Такой режим работы колонны известен под названием полный возврат флегмы или бесконечное орошение. При этом на каждой тарелке колонны достигается максимально возможное разделение. В колонне, работающей в режиме бесконечного орошения, высокая степень разделения достигается при минимальном числе тарелок. Этот режим и способ определения числа тарелок графически изображен на рис. 80, б. [c.146] Посмотрим, что произойдет, если одна из оперативных линий пересечет равновесную кривую. При построении ступенек, соответствующих числу теоретических тарелок, постепенно приближаемся к точке пересечения этих линий. Степень разделения при этом на каждой тарелке становится все меньше и меньше, а число тарелок, необходимых для того, чтобы приблизиться в точке пересечения оперативной линии с линией равновесия, становится бесконечно большим. [c.146] Это справедливо для любой точки пересечения оперативной линии с кривой равновесия. Особый интерес представляет общая точка пересечения д-линии, оперативной линии ректификационной части колонны, оперативной линии отпарной части колонны и кривой равновесия. Только при этом условии в колонне с бесконечно большим числом теоретических тарелок возможно полностью разделить сырье, поступающее в колонну, на дистиллят и продукт низа колонны. Вид диаграммы Мак Кеба—Тиле для колонны, работающей в режиме минимального орошения, показан на рис. 80, в. Минимальную величину орошения можно определить по углу наклона Ь/У оперативной линии ректификационной части колонны или из точки пересечения этой линии (Ох /У) с осью у. [c.146] При минимальном количестве орошения необходимо бесконечно большое число тарелок. Это значит, что на большей части этих тарелок степень разделения компонентов между жидкой и паровой фазами очень незначительна. Область, заключенная между оперативными линиями и кривой равновесия, называется зоной бесконечности. Особенностью этой зоны является то, что в ней состав, и, как следствие, температура не изменяются от тарелки к тарелке. Кроме того, переток жидкости с тарелки на тарелку также одинаков. Эти характеристики ректификационной и отпарной частей зоны бесконечности колонны имеют важное значение для математических методов расчета минимального количества орошения. В работах [52—54] рассматривается методика расчета от тарелки к тарелке с помощью ЭВМ. [c.147] Определив минимальное число теоретических тарелок и минимальное количество орошения, с помош,ью рис. 81 можно оценить соотношение мензду фактическим числом теоретических тарелок п необходимым количеством орошения. Число теоретических тарелок включает в себя всю колонну с ребойлером и парциальным конденсатором. Если колонна имеет парциальный конденсатор, то необходимо вычесть две тарелки одну для компенсации работы ребойлера, другую для компенсации работы парциального конденсатора. После этого с по-мош ью коэффициента эффективности, представленного па рисунке 74, можно определить фактическое число тарелок. [c.148] Условиями, необходимыми для выполнения равенства (114), являются одинаковая скрытая молярная теплота конденсации всех компонентов смеси, возможность получения одного и того же продукта как при температуре начала кипения сырья, так и при температуре частичного его испарения. Эти условия хорошо выполняются при разделении обычных углеводородных смесей. Область применения уравнения (114) не ограничивается температурами начала кипения и частичного испарения сырья. Если колонна эксплуатируется с частично испаренным сырьем, то это уравнение можно использовать для расчета количества орошения, необходимого для работы колонны с большей или меньшей степенью испаренности сырья. [c.148] Количество орошения, определяемое с помощью графика (см. рис. 81), является оптимальным для работы колонны при данном числе теоретических тарелок. Иногда принимается запас, равный 5—10% от оптимальной величины. Чем больше пределы кипения сырья, тем больше должен быть запас, так как испарение из широкой фракции всегда больше, чем из узкой. [c.148] Последняя стадия расчета процесса разделения в колонне — определение общего теплового баланса ректификации. Значение этой оценки состоит в том, что позволяет проверить правильность всех допущений, принятых ранее при расчете колонны. Общий тепловой баланс имеет также большое значение для технологической оценки колонн, которые работают неудовлетворительно. Очень часто с помощью общего энергетического баланса удается установить, что для нормальной работы колонны необходим соответствующий контроль или требуется устранить какие-либо причины, которые нарушают режим нормальной работы колонны. [c.149] Значение Q , найденное с помощью уравнения (116) или (117), подставляем в уравнение (115) и решаем его относительно Qв После этого необходимо тщательно проанализировать полученные результаты расчетов процесса и колонны. Если они удовлетворительны, то приступаем к последней стадии расчетов определяем место ввода сырья в колонну и размеры самой колонны. [c.149] Размеры колопны, соответствующие ее нагрузке по жидкости, зависят главным образом от конструкции внутренней части колонны. [c.149] В колоннах с колпачковыми тарелками площадь поперечного сечения ни к-неп части колонны должна составлять от 2 до 15% от общего сечения колонны. Чем больше нагрузка колонны по жидкости, тем больше должна быть площадь сечения. Наиболее приемлема площадь, составляющая 10%. Скорость жидкости в лижней части колонны должна быть не более 0,15 м/с, что также определяется сечением. Кроме того, конструкция низа колонны не должна создавать сопротивления потоку жидкости. [c.149] Площадь поперечного сечения стаканов для слива жидкости и прорезей для прохода паров в ректификационной колонне обычно составляет 5—20% от поперечного сечения колонны. Многие конструкторы принимают эту величину равной 10%. Вообще площадь поперечного сечения сливных стаканов должна быть несколько большей, чем площадь сечения прорезей. В большинстве случаев скорость прохождения паров через прорези тарелок принимается равной 2,7—6,1 м/с и определяется главным образом плотностью газа. Оптимальное расстояние между прорезями колпачка составляет 3,8—7,6 см. Площадь кольцевого пространства между внешней поверхностью сливного стакана и внутренней поверхностью колпачка обычно принимается равной площади поперечного сечения колпачка. [c.150] Высота перегородки сливного отверстия тарелки должна быть достаточной для создания определенного гидравлического затвора на ней при статических условиях. Это означает, что высота перегородки должна быть равна или больше высоты прорезей колпачка. [c.150] В ректификационных колоннах при разделении смесей легких углеводородов гидравлическое сопротивление колпачковой тарелки находится в пределах 0,0035—0,0105 кгс/см2. Оно складывается из сопротивлений прорезей, самой тарелки и слоя жидкости над верхней частью прорезей колпачка. [c.150] Вернуться к основной статье