Влияние основных параметров на процесс ректификации

Основными параметрами, влияющими на процесс ректификации газовых смесей, являются: давление, температура, количество теоретических тарелок в колонне и флегмовое число.

Повышение давления при ректификации приводит к увеличению температур кипения и конденсации компонентов разделяемых смесей, возможности применения более дешевых хладоагентов в конденсаторах-холодильниках ректификата и уменьшения их теплопередающей поверхности, уменьшению необходимого диаметра колонны или к росту ее производительности при одном и том же диаметре, однако с повышением давления уменьшается коэффициент относительной летучести компонентов и ухудшается четкость ректификации, увеличивается теплопередающая поверхность рибойлера и затраты на нагрев сырья и подвод тепла в колонну, а при термолабильности продуктов возможна их деструкция из-за повышения температур. Максимальное давление не должно приближаться к критическому для разделяемой смеси во всех сечениях колонны.

Обычно давление в колоннах для разделения газовых смесей составляет (МПа): для этановой колонны - 3,5-4,0; для пропановой - 0,8-2,0; для бутановой - 0,3-1,6; для изобутановой - 0,8-2,0.

От температурного режима колонны, который определяется давлением зависит фазовое состояние сырья на входе в колонну, а также ректификата, остатка и продуктов в других сечениях колонны. Температурный режим тем выше, чем выше давление в колонне.

С увеличением числа теоретических тарелок и флегмового числа четкость ректификации газовых смесей возрастает, при этом для минимизации эксплуатационных затрат для получения одной и той же четкости ректификации целесообразно увеличивать число тарелок, уменьшая флегмовое число. Флегмовые числа в колоннах для разделения газовых смесей колеблются от 0,5 до 20-25, а число реальных тарелок (к.т.д. - 0,25-0,50) - от 60 до 180 штук (число тарелок в колонне тем больше, чем более близкокипящие компоненты разделяют).

Принципы технологического расчета ректификационных

Колонн ГФУ

Целью технологического расчета ректификационных колонн для разделения газовых смесей является определение технологического режима ее работы (давление, температуры, расходы орошения и др.) и основных геометрических размеров (диаметра и высоты). Методика технологического расчета подобных колонн достаточно подробно изложена в специальной литературе [17,19,20] и поэтому в настоящем учебном пособии изложена лишь последовательность укрупненного расчета, которая заключается в следующем:

1. Задаются производительность колонны по сырью F, его состав и требования к качеству получаемых продуктов.

2. Определяют количество ректификата колонны (Д) по формуле:

Д = , моль/ч (8.4)

где F - количество сырья колонны, моль/ч.

Х¢_F , у¢_Д, Х¢_R - мольное содержание основного продукта колонны

(определяется по названию ректификата колонны) в

сырье, ректификата и остатка.

3. Составляют материальный баланс колонны (практически все колонны для разделения газовых смесей - простые): сырье - F, ректификат - Д и остаток R = F-Д (потерями пренебрегают).

4. Задаются давлением и кратностью острого орошения в колонне и определяют ее температурный режим, после чего составляют ее тепловой баланс и определяют количество тепла, подводимого в рибойлере.

5. По практическим данным принимается число реальных или теоретических тарелок в колонне и с помощью коэффициента полезного действия переходят от теоретических тарелок к реальным или наоборот.

6. Определяют диаметр и высоту колонны.

Г Л А В А 9