Расчет числа теоретических тарелок в колонне
методом “от тарелки к тарелке”
Любому рабочему режиму колонны соответствует конкретный состав продуктов разделения. Эти составы до расчета числа теоретических тарелок
являются неизвестными, поэтому и определяются методом последовательных
приближений в ходе расчета.
Известны составы дистиллята и остатка, отвечающие режиму минимального орошения (Rм) и режиму полного орошения (Nм).
В первом приближении можно принять состав, отвечающий рабочему режиму, как средний между составами для режимов минимального и полного
орошения (принятые составы должны удовлетворять уравнению материального
баланса).
При этом состав дистиллята рассчитываем по формуле (1.4)
Проверка:
Флегмовое отношение в укрепляющей секции:
Флегмовое отношение в отгонной секции колонны:
Так как по условиям разделения закреплены концентрации y3D и x3W, то расчет числа теоретических тарелок начинаем с верха колонны.
При расчете методом “от тарелки к тарелке” состав жидкости определяем по уравнению равновесия [1, С.55]:
(1.22)
Состав встречного потока паров находим по уравнению концентраций
для укрепляющей секции колонны
(1.23)
для отгонной секции колонны
(1.24)
Расчет тарелок производим путем попеременного использования уравнения равновесия (1.22) и уравнения концентраций соответствующей секции колонны.
Результаты расчета числа тарелок в укрепляющей секции по уравнениям (1.22) и (1.23) представлены в табл.2.
Таблица 2 - Расчет укрепляющей секции
Компоненты | ai | yiD | (1-m)yiD | Первая тарелка | |
yi/ai | xi | ||||
Сумма |
Продолжение табл.2
Вторая тарелка | Третья тарелка | ||||||
mxi | yi | yi/ai | xi | mxi | yi | yi/ai | xi |
Сравнивая составы паровой и жидкой фаз сырья с составами фаз на определенных тарелках находим точку ввода сырья в колонну.
По уравнению определяем состав жидкости, стекающей на верхнюю тарелку отгонной секции:
(1.25)
где xik – мольная доля i-го компонента в жидкой фазе нижней тарелки укрепляющей секции (4-й).
Проверка:
Результаты расчета числа теоретических тарелок в отгонной секции по уравнениям (1.22) и (1.24) представлены в табл. 3.
Таблица 3 – Расчет отгонной секции
Компоненты | ai | xiW | (m0-1)xiW | Седьмая тарелка | |||
m0xi | yi | yi/ai | xi | ||||
Продолжение табл.3
Восьмая тарелка | Девятая тарелка | ||||||
m0xi | yi | yi/ai | xi | m0xi | yi | yi/ai | xi |
С учетом закрепленной величины x3W интерполяцией находимконцентрации двух других компонентов в остатке при числе тарелок N
Проверка:
Когда, полученный состав остатка и принятый в начале расчета совпадают, дальнейший пересчет составов продуктов и тарелок прекращаем. Точность расчета 0,01.