Расчет колонны для стабилизации бензина по методу ключевых компонентов (ректификационная колонна с диаметром 0,8 м и 27 клапанными тарелками), страница 12

.

Концентрация ЛКК (н-С₄Н₁₀) в остатке определяется по уравнению:

,                                      (3.54)

где    X_W – концентрация ЛКК в остатке, доли (масс.);

ν_фр – выход отдельных фракций (на фракцию 0 – 180 ⁰С), данные
табл. 3.10 по остатку, доли (масс.); порядковый номер ЛКК l=4, а ТКК h=5.

.

Определение относительной летучести ЛКК (н-С₄Н₁₀) по ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) для верхней и нижней части колонны определим по формулам (3.55) и (3.56) соответственно:

,                                              (3.55)

где    α_D – относительная летучесть ЛКК по ТКК для верхней части колонны;

p_l(t_D) – ДНП ЛКК (н-С₄Н₁₀) при температуре t_D=73,957 ⁰С, данные
табл. 3.14, Па;

p_h(t_D) – ДНП ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) при температуре t_D=73,957 ⁰С, данные  табл. 3.14; Па.

.

,                                              (3.56)

где    α_W – относительная летучесть ЛКК по ТКК для нижней части колонны;

p_l(t_W) – ДНП ЛКК (н-С₄Н₁₀) при температуре t_W=214,022 ⁰С, данные табл. 3.14, Па;

p_h(t_W) – ДНП ТКК (фракция 28 – 40 ⁰С) при температуре t_W=214,022 ⁰С.   Данные табл. 3.14, Па.

.

Тогда средняя летучесть:

,                                            (3.57)

где    α – средняя летучесть;

α_D – относительная летучесть ЛКК по ТКК для верхней части колонны;

α_W – относительная летучесть ЛКК по ТКК для нижней части колонны.

.

Для определения флегмового числа необходимо определить равновесные концентрации ЛКК (н-С₄Н₁₀) в паровой и жидкой фазе. Принимаем, что равновесная концентрация ЛКК в жидкой фазе равна концентрации ЛКК в сырьевом потоке Х=X_F=0,135. Тогда равновесная концентрация паровой фазы ЛКК рассчитывается по уравнению:

,                                         (3.58)

где    Y – равновесная концентрация ЛКК в паровой фазе, доли (масс.);

Х – равновесная концентрация ЛКК в жидкой фазе, доли (масс.);

α – средняя летучесть.

.

Минимальное флегмовое число определяется по формуле:

,                                            (3.59)

где    R_min – минимальное флегмовое число;

Y_D – концентрация ЛКК в дистилляте, доли (масс.);

Y – равновесная концентрация ЛКК в паровой фазе, доли (масс.);

Х – равновесная концентрация ЛКК в жидкой фазе, доли (масс.).

.

Тогда рабочее (действительное) флегмовое число:

,                                              (3.60)

где    R – рабочее флегмовое число;

R_min – минимальное флегмовое число;

β – коэффициент избытка флегмы, принимаем значение β=1,3.

.

3.6 Определение числа теоретических и действительных тарелок

Число теоретических тарелок при флегмовом числе 4,248 вычислим аналитически по уравнениям (3.61) и (3.62):

,                                    (3.61)

,                                  (3.62)

где    N₁, N₂ – число теоретических тарелок для верхней и нижней части колонны соответственно;

Y_D – концентрация ЛКК в дистилляте, доли (масс.);

X_W – концентрация ЛКК в остатке, доли (масс.);

X_F – концентрация ЛКК в сырьевом потоке, доли (масс.);

с, с`, d, d` – вспомогательные коэффициенты.

Произведем расчет вспомогательных значений a, b, c, d и α`:

,                                 (3.63)

где    α – средняя летучесть;

Y_D – концентрация ЛКК в дистилляте, доли (масс.);

R – рабочее флегмовое число.

.

,                                             (3.64)

.

,                                         (3.65)

.

,                                          (3.66)

.

,                                         (3.67)

.

Тогда теоретическое количество тарелок в верхней части колонны по уравнению (3.61) составит:

.

Для расчета теоретического числа тарелок, приходящихся на нижнюю часть колонны, необходимо определить вспомогательные значения a`, b`, c`, d`, ε, R` и α``:

,                                            (3.68)

где    Y_D – концентрация ЛКК в дистилляте, доли (масс.);

X_W – концентрация ЛКК в остатке, доли (масс.);

X_F – концентрация ЛКК в сырьевом потоке, доли (масс.).

.

,                                       (3.69)

.

,                              (3.70)

.

,                                            (3.71)