Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны

Температура в верхнем сечении колонны рассчитывается итерационным методом таким образом, чтобы выполнялось условие для жидкой фазы, равновесной с парами дистиллята :

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru (1.6)

Температура в нижнем сечении колонны рассчитывается из условия для паровой фазы, равновесной с кубовым остатком :

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru (1.7)

Константы фазового равновесия компонентов Кi можно определять по номограмме Уинна-Хэддена (Приложение Г). Однако при давлении Р < 1 МПа углеводородные системы можно считать в первом приближении подчиняющимися законам Рауля и Дальтона, рассчитывая значения Кi по формуле :

Кi = Рi0 / P (1.8)

Давление насыщенного пара компонентов Рi0 может быть рассчитано по уравнению Антуана :

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru (1.9)

константы которого, а также температурные пределы, при которых эти константы можно использовать, приведены в табл.1.2.

Таблица 1.2 - Константы уравнения Антуана [9]

Компонент А В С Тмин., К Тмакс., К
Бензол 15.9008 2788.51 -52.36
Толуол 16.0137 3096.52 -53.67
м-Ксилол 16.1390 3366.99 -58.04

Примечание : При использовании уравнения Антуана следует обратить внимание на различные формы уравнения, представленные в различных литературных источниках, а также на размерность коэффициента А, определяющую, в конечном счете, размерность Рi0 (в данном примере - мм рт. ст).

При расчете температуры продуктов в нижнем сечении колонны, которая не укладывается в температурные пределы, указанные в табл. 2 для бензола, расчет значений Р0 для бензола проводился по уравнению Антуана в следующей форме см. приложение :

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru , (1.10)

где Р0 в мм рт.ст.; t – в 0С; А = 6.91210; В = 1214.645; С = 221.205;

tмин. = 5.530С; tмакс. = 1900С.

Уравнения (1.6) и (1.7) аналитически неразрешимы относительно температуры. Поэтому для их решения воспользуемся графическим методом:

· Зададимся двумя значениями температур (в нашем примере 80 и 100 ОС – для верха колонны и 120 и 140 ОС – для низа);

· Вычислим для указанных температур значения давления насыщенного пара и констант фазового равновесия;

· Для верха колонны вычислим значение Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru , а для низа – значение Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru ;

· Предполагая линейную зависимость указанных значений от температуры, построим графики зависимостей их от температуры. Точка пересечения линии со значением ординаты, равным единице, даст искомое значение температуры.

Результаты расчета температур верха и низа колонны представлены в таблицах 1.3 и 1.4 и на рисунках 1 и 2.

Таблица 1.3 - Расчет температуры в верхнем сечении колонны

Компонент Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 800С Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 1000С
Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru
Бензол 0.9992 0.101 0.670 1.491 0.179 1.195 0.836
Толуол 0.0008 0.039 0.257 0.003 0.074 0.492 0.002
Всего 1.0000     1.493     0.838


Компонент Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 93.6 0С
Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru
Бензол 0.9992 0.150 1.001 0.998
Толуол 0.0008 0.061 0.404 0.002
Всего 1.0000     1.000

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru

Рисунок 1 - Расчет температуры в верхнем сечении колонны

Точное значение температуры в верхнем сечении колонны принимается равным 93.6 0С.

Таблица 1.4 - Расчет температуры в нижнем сечении колонны

Компонент Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 1200С Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 1400С
Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru
Бензол 0.0006 0.299 1.615 0.001 0.470 2.543 0.001
Толуол 0.9510 0.131 0.707 0.672 0.217 1.174 1.117
м-Ксилол 0.0484 0.059 0.317 0.015 0.103 0.559 0.027
Всего 1.0000     0.688     1.145
Компонент Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru = 134.40С
Pi0, МПа Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru
Бензол 0.0006 0.416 2.251 0.002
Толуол 0.9510 0.190 1.025 0.974
м-Ксилол 0.0484 0.089 0.480 0.023
Всего 1.0000     0.999

Расчет температуры продуктов в верхнем и нижнем сечении колонны - student2.ru

Рисунок 2 - Расчет температуры в нижнем сечении колонны

Температуру потоков в нижнем сечении колонны принимаем равной 134.40С.

Наши рекомендации