Файл: Образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный технический университет.docx

Материальный баланс нижней колонны был составлен ранее. Из него были определены расход флегмы и расход кубовой жидкости.

Зная состав кубовой жидкости, определим ее температуру при помощи программы REFPROP:

Задаваясь значением недорекуперации на выходе из змеевика 5К, найдем температуру части воздуха на выходе из змеевика

Соответственно можем найти энтальпию после змеевика

Теперь определим тепловую нагрузку змеевика по формуле:

(3.37)

Найдем скрытую теплоту парообразования кубовой жидкости, как разность энтальпий насыщенного пара и насыщенной жидкости

(3.38)

При кипении кубовой жидкости образуется пар, количество которого определяется по формуле:

(3.39)

Расход пара отгонной секции нижней колонны складывается из расходов пара, образующегося при кипении кубовой жидкости и пара, идущего из детандера:

(3.40)

Расход жидкости отгонной секции нижней колонны складывается из расходов пара, образующегося при кипении кубовой жидкости и кубовой жидкости (материальный баланс отгонной секции нижней колонны):

(3.41)

Составим тепловой баланс нижней колонны

(3.42)

найдем из него тепловую нагрузку конденсатора

Найдем скрытую теплоту парообразования флегмы, как разность энтальпий насыщенного пара и насыщенной жидкости:

(3.43)

Расход пара концентрационной секции нижней колонны определяется по формуле:

(3.44)

Расход жидкости концентрационной секции нижней колонны определяется, как разность расхода пара концентрационной секции нижней колонны и расхода флегмы (материальный баланс концентрационной секции нижней колонны):

(3.45)

Материальный баланс верхней колонны

Энтальпия насыщенного пара флегмы определим как

Найдем скрытую теплоту парообразования кислорода:

(3.46)

Расход пара отгонной секции верхней колонны определяется по формуле:

(3.47)

Расход жидкости отгонной секции верхней колонны складывается из расхода пара отгонной секции верхней колонны и расхода кислорода (материальный баланс отгонной секции верхней колонны):

(3.48)

Найдем расход пара и жидкости концентрационной секции верхней колонны (материальный баланс концентрационной секции верхней колонны), учитывая, что:

	(3.49)

	(3.50)

где

– расход флегмы, ставшей паром после дросселирования [кг/ч];

– расход флегмы, оставшейся жидкостью после дросселирования [кг/ч].
Найдем энтальпию насыщенного пара и жидкости флегмы, при давлении в верхней колонне:

Определим степень сухости пара после дросселирования по формуле:

(3.51)

Расход жидкости концентрационной секции верхней колонны определяется по формуле:

(3.52)

Расход флегмы, оставшейся газообразной после дросселирования определяется по формуле:

(3.53)

Расход пара концентрационной секции верхней колонны равен:

Параметры всех расчетных точек представим в приложении Б

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Расчет процесса ректификации и определение числа теоретических тарелок методом Мак-Кэба и Тиле

Число теоретических тарелок обычно определяют графическими методами, самым простым из которым является метод Мак-Кэба и Тиле. Его использование основывается на следующих допущениях:

– концентрация флегмы, вводимой на верхнюю тарелку верхней колонны и концентрация газообразного азота, отводимого из аппарата одинаковы (????_????= ????_????);

– отношение количества флегмы и пара по высоте каждой из секций колонны

является постоянным (????/???? = ???????????????????? – флегмовое отношение), что возможно, если скрытые теплоты парообразования азота и кислорода равны;

– воздух рассматривается, как бинарная смесь.

Далее в расчетах буду использоваться следующие обозначения:

– х и х’ – содержание азота в жидкости, стекающей по теоретическим тарелкам в концентрационной и отгонной секциях соответственно;

– y и y’ – содержание азота в паре, поднимающегося по теоретическим тарелкам в концентрационной и отгонной секциях соответственно [2].

Расчет верхней колонны

Рисунок 3.9 – Схема материальных потоков в верхней колонне

Выделим в концентрационной секции произвольное сечение (рисунок 3.9) и составим систему уравнений, состоящую из материального баланса и материального баланса по азоту