Выбор количества 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.
Из заводской практики известно, что оптимальным является вариант, когда циркуляционное орошение циркулирует не менее чем на двух тарелках и обе тарелки, на которых циркулирует флегма, смещены к низу так, что между ними и тарелкой вывода бокового погона остается одна тарелка либо охлажденный поток орошения подается на нижележащую тарелку под выводом бокового погона.
Количество циркуляционных орошений должно быть равно числу боковых погонов, а количество теплоты, отводимой орошением должно находиться в соответствии с количеством избыточной теплоты простой колонны, лежащей ниже.
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 (среднее) циркуляционное орошение (ЦО 2) - с 20 на 21 и третье (нижнее) циркуляционное орошение (ЦО 3) - с 10 на 11 тарелку (см. рис. 6.8).
Температура вывода циркуляционных орошений определяется суммой температуры вывода бокового погона и величиной перепада температуры на одну тарелку (Dt)
t цоi = ti + 2 × Dti,
где tцоi - температура вывода циркуляционного орошения, оС;
ti - температура вывода соответствующего бокового погона, оС;
Dti - перепад температуры на одну тарелку, оС.
Dt1 = 
≈ 4,6оС,
Dt2 = 
≈ 5,0оС,
Dt3 = 
≈ 7,3оС,
Температуры вывода циркуляционных орошений:
tцо1 = 182 + 2 × 4,6 = 191оС,
tцо2 = 228 + 2 × 5,0 = 238оС,
tцо3 = 278 + 2 × 7,3 = 295оС,
Температуру ввода циркуляционных орошений в колонну примем равным
tвв. ц.о.1 = 130оС,
tвв .ц.о.2 = 160оС,
tвв .ц.о.3 = 220оС,
| Схема расположения циркуляционных орошений и нагруженных сечений в основной ректификационной колонне К-2. |
|
| Рис. 6.7. |
Рассчитаем расход циркуляционных орошений.
Тепло, снимаемое циркуляционными орошениями
DQ = DQ1 + DQ2 + DQ3,
где DQi - тепло, снимаемое i-м циркуляционным орошением, кДж/ч.
DQ = Qприх – Qрасх = 99,43 × 103 – 88,9 × 103 = 10,53 × 103 кДж/кг.
Тепло, снимаемое циркуляционным орошением находится по формуле
DQi = gцо × (ht выв. цо – ht вв. цо),
где gцо - расход циркуляционного орошения, кг/ч;
ht выв. цо - энтальпия циркуляционного орошения, выводимого из колонны, кДж/ч;
ht вв. цо - энтальпия циркуляционного орошения, вводимого в колонну, кДж/ч.
DQ1 = gцо1 × (h191 – h130) = gцо1 × (430 – 277),
DQ2 = gцо2 × (h238 – h160) = gцо2 × (548 – 345),
DQ3 = gцо3 × (h295 – h220) = gцо3 × (701 – 493).
Примем, что расход циркуляционных орошений одинаков по массе, тогда
10,53 × 103 = gцо × (430 – 277) + gцо × (548 – 345) + gцо × (701 – 493) =
= gцо × 163 + gцо × 203 + gцо ∙ 208 = 574 × gцо.
Отсюда gцо = 18,3 кг/ч.
DQ1 = 18,3 × (430 – 277) = 2982,9 кДж/ч;
DQ2 = 18,3 × (548 – 345) = 3714,9 кДж/ч;
DQ3 = 18,3 × (701 – 493) = 3806,4 кДж/ч.