Определение температуры верха и низа колонны

Для расчёта температуры верха колонны используем уравнение изотермы паровой фазы:

 

, (18)

 

где - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре верха:

 

(19),

 

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

 - давление в верхней части колонны;

 

(20),

 

где  - содержание i-компонентов в дистилляте;

 - константа фазового равновесия i-го компонента при температуре верха.

Давление насыщенных паров определяется по уравнению Антуана:

 

, (21)

 

где А _i, В _i, С _i - константы, приведены в таблице 9;

t - температура, ^°С.

 

Таблица 12 - Константы уравнения Антуана [6]

Компонент	A	B	C
С2Н6	6,58	756,60	267,60
С3Н8	6,67	819,70	253,10
и-С4Н10	6,75	882,80	240,00
С4Н10	6,83	945,90	240,00
и-С5Н12	6,78	1020,01	233,10
С5Н12	6,89	1075,82	233,36
С6Н14	6,88	1171,53	224,37

 

Давление π_в определяется с учетом перепада давления на тарелках

 

π_в = π_эв - = 10530 мм рт. ст.

 

принимаем  = 5 мм рт. ст.

Подбор температуры верха по уравнению изотермы паровой фазы проводится методом последовательных приближений. Результаты расчёта приведены в таблице 13.

 

Таблица 13 - Результаты расчета температуры верха колонны

№ п/п  Компоненты  Константа фазового равновесия i -го компонента при температуре низа колонны .Давление насыщенных паров i-го компонента при

мм рт. ст. Температура верха колонны, °С
1	С2Н6	3,2982	35340,4691	0,0003	61
2	С3Н8	2,2254	23511,7185	0,8686
3	и-С4Н10	1,4420	15234,9151	0,0649
4	С4Н10	1,1425	12070,8246	0,0659
5	и-С5Н12	0,5511	5822,7796	0,0002
6	С5Н12	0,4595	4854,5579	0,0001
7	С6Н14	0,1940	2049,3604	0,0000
	Сумма

 

В результате расчета температура верха колонны = 61 °С

Для расчёта температуры низа колонны используется уравнение изотермы жидкой фазы:

 

, (22)

 

где К _i - константа фазового равновесия i -го компонента при температуре низа колонны:

 

К _i = P_i / p _н, (23)

 

где p _н - давление в нижней части колонны.

π_н = π_эв + = 10565 мм рт. ст.

 

Расчёт температуры низа колонны проводится методом последовательных приближений, результаты представлены в таблице 14.

 

Таблица 14 - Результаты расчета температуры низа колонны

№ п/п  Компоненты  Константа фазового равновесия i -го компонента при температуре низа колонны Давление насыщенных паров i-го компонента при ,

мм рт. ст. Температура верха колонны tн ,°С
1	С2Н6	1,7990	18943,6993	0.0000	104
2	С3Н8	1,0701	11268,5124	0.1780
3	и-С4Н10	0,6134	6459,0841	0.1447
4	С4Н10	0,4571	4813,1625	0.5272
5	и-С5Н12	0,1963	2067,2931	0.0641
6	С5Н12	0,1549	1631,5456	0.0675
7	С6Н14	0,0553	582,2464	0.0184
	Сумма			1.0000

 

В результате расчета температуры низа колонны  =104 °С.

 

Расчет флегмового числа

 

Для определения флегмового числа используем уравнения Андервуда [4], принимая неизменным вес паров в концентрационной части колонны:

 

, (24)

, (25)

где a_i - относительная летучесть i - го компонента,

q - 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 (е^¢ = 0), q =1, 1 - q = 0 = е^¢,

б) в виде насыщенных паров (е^¢ = 1), q = 0, 1 - q = 1 = е^¢,

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 < е¢ <1, 1 - q = е¢.

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

Результаты решений уравнения Андервуда сведены в таблицу 15.

 

Таблица 15 - Результаты решений уравнения Андервуда

ai	21.2265	13.6141	8.4764	6.5803	3.0561	2.5019	1
θi	21.2231	9.7587	7.8068	3.3565	2.6652		-
Rmin	1.9591	2.2823	0.4957	-0.9385	-0.9997		-

 

Получаем корень уравнения Андервуда q=9,7587; минимальное флегмовое число R_мин. = 2,2823

Реальное флегмовое число определяется по соотношению:

 

R = 1,35´R_min + 0,35= 3,4310

 

Паровое минимальное орошение S_min рассчитывается по уравнению:

, (26)

 

Реальное паровое орошение в колонне целесообразно находить из теплового баланса или по уравнению: