Выбор числа и расхода циркуляционных орошений

Применение циркуляционных орошений позволяет уменьшить поверхность конденсаторов-холодильников (меньшее количество теплоты снимается острым орошением), более равномерно распределить паровую нагрузку тарелок по высоте сложной колонны и тем самым обеспечить оптимальную величину КПД тарелок. При этом очень важным является правильное распределение потоков циркуляционных орошений для равномерного снятия избыточной теплоты в колонне.

При проектировании сложных колонн необходимо в секциях, где предусматривается циркуляционное орошение, дополнительно устанавливать 2-3 тарелки, на которых будет осуществляться подогрев циркулирующей флегмы до рабочих температур в колонне.

Определим тарелки в колонне, с которых будем забирать и на которые будем возвращать после охлаждения циркуляционные орошения.

В нашем примере первое (верхнее) циркуляционное орошение (ЦО 1) отбирается с 30 (счет снизу) и возвращается на 31 тарелку, второе циркуляционное орошение (ЦО 2) - с 20 на 21, третье циркуляционное орошение (ЦО 3) - с 10 на 11 (см. рис. 6.13).

Схема расположения циркуляционных орошений и нагруженных сечений в основной ректификационной колонне К-2

Рис. 6.13.

Температура вывода циркуляционных орошений определяется суммой температуры вывода бокового погона и величиной перепада температуры на одну тарелку (Dt)

t _цоi = t_i + 2 × Dt_i,

где t_цоi - температура вывода циркуляционного орошения, ^оС;

t_i - температура вывода соответствующего бокового погона, ^оС;

Dt_i - перепад температуры на одну тарелку, ^оС.

Dt₁ = ^оС,

Dt₂ = ^оС,

Dt₃ = ^оС,

Температуры вывода циркуляционных орошений:

t_вывцо1 = 189 + 2 × 4, 1 ≈ 197 ^оС,

t _вывцо2 = 230 + 2 × 5, 6 ≈ 241 ^оС,

t _вывцо3 = 286 + 2 × 8, 1 ≈ 302 ^оС

Температуру ввода циркуляционных орошений в колонну примем равным:

t_{вв. ц.о.1} = 130 ^оС,

t_вв.ц.о.2 = 160 ^оС,

t_вв.ц.о.3 = 220 ^оС,

Рассчитаем расход циркуляционных орошений: DQ = DQ₁ + DQ₂ +DQ₃

где DQ_i - тепло, снимаемое i-м циркуляционным орошением, кДж/ч.

DQ = Q_прих – Q_расх = 98, 9 × 10³ – 91, 5 × 10³ = 7, 4 × 10³ кДж/кг.

Тепло, снимаемое циркуляционным орошением, находится по формуле

DQ_i = g_цо × (h_{t выв. цо} – h_{t вв. цо}),

где g_цо - расход циркуляционного орошения, кг;

h_{t выв. цо} - энтальпия циркуляционного орошения, выводимого из колонны, кДж/ч;

h_{t вв. цо} - энтальпия циркуляционного орошения, вводимого в колонну, кДж/ч.

DQ₁ = g_цо1 × (h₁₉₇ – h₁₃₀) = g_цо1 × (446– 278),

DQ₂ = g_цо2 × (h₂₄₁ – h₁₆₀) = g_цо2 × (555 – 344),

DQ₃ = g_цо3 × (h₃₀₂ – h₂₂₀) = g_цо3 × (717 – 489).

Значения энтальпии рассчитываются по формуле .

Примем, что расход циркуляционных орошений одинаков по массе, тогда

11, 8 × 10³ = g_цо × (446– 278) + g_цо × (555 – 344) + g_цо × (717 – 489)=607 × g_цо.

Отсюда g_цо = 16 кг/ч.

DQ₁ = 16 × (446– 278) = 2, 7 × 10³ кДж/ч;

DQ₂ =16 × (555 – 344) = 3, 4 × 10³ кДж/ч;

DQ₃ =16 × (717 – 489) = 3, 6 × 10³ кДж/ч.