Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе по направлению подготовки «Технологические машины и оборудование»

Первая тарелка
Состав пара с верхней тарелки известен, так как он одинаков с составом дистиллята колонны, поэтому по уравнению рассчитываем состав расновесной с этим паром флегмы, стекающей с первой тарелки:


Аналогично находим:
0,0102
0,9516
=0,0358
Проверка:

Здесь и далее в обозначении концентрации первый нижний индекс – номер тарелки, второй – номер компонента.


Вторая тарелка
Состав пара со второй тарелки рассчитываем по уравнению концентраций, зная состав встречной флегмы с первой тарелки:





Проверка:

Состав флегмы со второй тарелки находим по уравнению:




0,0055
0,9193
=0,0743
Константа фазового равновесия эталонного компонента нормального бутана [8]:




По номограмме [8] находим температуру на второй тарелке: Т₂=290,5.
Все расчеты сведем в таблицу 3.10.
Расчет элементов ректификации в укрепляющей части следует прекратить на той очередной тарелке (в нашем случае десятая), которую покидают равновесные жидкая и паровая фазы, по составу практически одинаковые с равновесными жидкой и паровой фазами, полученными для очередной тарелки (в нашем случае – седьмая) отгонной части при расчете в ней элементов ректификации.
Таблица 3.10 – Расчет тарелок укрепляющей части ректификационной колонны

Компо-ненты сырья	Первая тарелка сверху				Вторая тарелка сверху Т2=293 К (20 ^0C)
								0,33*	=
СН4	30,21	0,026	0,0009	0,0024		30,21	0,0016	0,0086	0,0102	0,0003	0,0009
С2Н6	7,87	0,029	0,0037	0,0102		7,87	0,0068	0,0096	0,0164	0,0021	0,0055
С3Н8	2,7	0,932	0,3452	0,9516		2,7	0,6376	0,3076	0,9452	0,3501	0,9193
С4Н10	1,0	0,013	0,0130	0,0358		1,0	0,0240	0,0043	0,0283	0,0283	0,00743
С5Н12	0,47	0	0	0		0,47	0	0	0	0	0
Сумма		1,000	0.3627	1,0000					1,0000	0.3808	1,0000

Продолжение таблицы 3.10

Компо-ненты сырья	Третья тарелка сверху Т3=296 К (23 ^0C)						Четвертая тарелка сверху Т4=300 К(27 ^0C)
			0,33*	=				0,33*	=
СН4	30,21	0,0006	0,0086	0,0092	0,0003	0,0008	0,0005	0,0086	0,0091	0,0003	0,0007
С2Н6	7,87	0,0036	0,0096	0,0132	0,0017	0,0042	0,0028	0,0096	0,0124	0,0016	0,0037
С3Н8	2,7	0,6159	0,3076	0,9235	0,3420	0,8591	0,5756	0,3076	0,8832	0,3271	0,7705
С4Н10	1,0	0,0498	0,0043	0,0541	0,0541	0,1359	0,0910	0,0043	0,0953	0,0953	0,2245
С5Н12	0,47	0	0	0	0	0	0	0	0,0001	0,0002	0,0005
Сумма				1,0000	0,3981					0,4245	1,0000

Продолжение таблицы 3.10

Компо-ненты сырья	Пятая тарелка сверху Т5=307 К(34 ^0C)						Шестая тарелка сверху Т6=315 К(42 ^0C)
			0,33*	=				0,33*	=
СН4	30,21	0,0005	0,0086	0,0091	0,0003	0,0006	0,0004	0,0086	0,0090	0,0003	0,0006
С2Н6	7,87	0,0025	0,0096	0,0121	0,0015	0,0033	0,0022	0,0096	0,0118	0,0015	0,0029
С3Н8	2,7	0,5163	0,3076	0,8238	0,3051	0,6599	0,4421	0,3076	0,7497	0,2776	0,5443
С4Н10	1,0	0,1504	0,0043	0,1547	0,1547	0,3346	0,2242	0,0043	0,2285	0,2285	0,4479
С5Н12	0,47	0,0003	0,0000	0,0003	0,0003	0,0015	0,0010	0,0000	0,0010	0,0022	00,0043
Сумма				1,0000	0,4624	1,0000			1,0000	0,5101	1,0000

Продолжение таблицы 3.10

Компо-ненты сырья	Седьмая тарелка сверху Т2=323 К(50 ^0C)						Восьмая тарелка сверху Т2=330 К(57 ^0C)
			0,33*	=				0,33*	=
СН4	30,21	0,0004	0,0086	0,0090	0,0003	0,0005	0,0004	0,0086	0,0089	0,0003	0,0005
С2Н6	7,87	0,0020	0,0096	0,0115	0,0015	0,0026	0,0018	0,0096	0,0113	0,0014	0,0024
С3Н8	2,7	0,3647	0,3076	0,6722	0,2490	0,4436	0,2972	0,3076	0,6048	0,2239	0,3678
С4Н10	1,0	0,3001	0,0043	0,3044	0,3044	0,5423	0,3633	0,0043	0,3676	0,3676	0,6037
С5Н12	0,47	0,0029	0,0000	0,0029	0,0062	0,0110	0,0073	0,0000	0,0073	0,0156	0,0257
Сумма				1,000	0,5613	1,0000			1,0000	0,6090	1,0000

Продолжение таблицы 3.10

Компо-ненты сырья	Девятая тарелка сверху Т2=338 К(65 ^0C)						Десятая тарелка сверху Т2=346 К(73 ^0C)
			0,33*	=				0,33*	=
СН4	30,21	0,0003	0,0086	0,0089	0,0003	0,0005	0,0003	0,0086	0,0089	0,0003	0,0004
С2Н6	7,87	0,0016	0,0096	0,0112	0,0014	0,0022	0,0015	0,0096	0,0110	0,0014	0,0020
С3Н8	2,7	0,2464	0,3076	0,5540	0,2052	0,3146	0,2108	0,3076	0,5183	0,1920	0,2751
С4Н10	1,0	0,4045	0,0043	0,4088	0,4088	0,6267	0,4199	0,0043	0,4242	0,4241	0,6079
С5Н12	0,47	0,0172	0,0000	0,0172	0,0366	0,0561	0,0376	0,0000	0,0376	0,0799	0,1146
Сумма				1,0000	0,6522	1,0000			1,0000	0,6978	1,0000

3.9 Расчет числа тарелок отгонной части колонны

Исходные данные и предпосылки расчета:

1. 
   Элементы ректификации рассчитываем методом «от тарелки к тарелке», начиная от нижней тарелки, используя средние коэффициенты летучести;
   
2. 
   Рабочее паровое число определяем по формуле:
   

3. 
   Состав флегмы по каждому компоненту находим из уравнения концентрации:
   

где
нижний индекс обозначает номер тарелки (нижняя тарелка считается первой), а значение рассчитывается:

Уравнение концентраций принимает вид:

4. 
   Состав равновесных флегме паров по каждому компоненту находим из уравнения:
   

где
i - номер компонента;
- мольная доля компонентов во флегме, покидающей ту же тарелку, что и пары.

5. 
   Температура на любой теоретической тарелке определяется по константе фазового равновесия бутана, которая рассчитывается по уравнению:
   

Зная и определив среднее давление в отгоняющей части, по номограмме [7].