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

Решая эту систему и учитывая выше указанные допущения, имеем уравнение рабочей линии концентрационной секции верхней колонны

(3.55)

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

(3.56)

Решая эту систему, имеем уравнение рабочей линии отгонной секции верхней колонны

(3.57)

С помощью RefProp8 определим параметры азот кислородной смеси при давлении 1.5 bar и изменении концентрации азота в жидкой фазе (таблица 3.2)
Таблица 3.2 – параметры азот-кислородной смеси при давлении 1.5 bar

Температура, К	Давление, bar	Энтальпия жидкой фазы,	Энтальпия паровой фазы,	Масс. концентрация азота в жидкости	Масс. концентрация азота в паре
94,115	1,5	-126,65	82,447	0,00000	0,00000
92,524	1,5	-127,22	82,866	0,050000	0,16602
91,182	1,5	-127,46	83,043	0,10000	0,29607
90,032	1,5	-127,44	83,072	0,15000	0,40001
89,034	1,5	-127,23	83,009	0,20000	0,48480
88,156	1,5	-126,86	82,886	0,25000	0,55527
87,372	1,5	-126,39	82,725	0,30000	0,61486
86,666	1,5	-125,82	82,541	0,35000	0,66604
86,022	1,5	-125,18	82,340	0,40000	0,71059
85,431	1,5	-124,49	82,130	0,45000	0,74982
84,883	1,5	-123,75	81,913	0,50000	0,78471
84,372	1,5	-122,97	81,691	0,55000	0,81601
83,893	1,5	-122,17	81,468	0,60000	0,84430
83,441	1,5	-121,33	81,243	0,65000	0,87000
83,014	1,5	-120,47	81,018	0,70000	0,89349
82,609	1,5	-119,59	80,793	0,75000	0,91502
82,223	1,5	-118,68	80,569	0,80000	0,93482
81,855	1,5	-117,75	80,346	0,85000	0,95309
81,503	1,5	-116,80	80,125	0,90000	0,96996
81,167	1,5	-115,83	79,906	0,95000	0,98556
80,845	1,5	-114,83	79,689	1,0000	1,0000

---

По полученным значениям, и используя таблицу Таблица 3 .2, построим процесс ректификации в верхней колонне методом Мак-Кэба и Тиле



Рисунок 3.10 – Процесс ректификации в верхней колонне методом Мак-Кэба и Тиле

Из рисунка видно, что число теоретических тарелок в концентрационной секции равно 3, а в отгонной 11. Учитывая, что КПД тарелки для концентрационной секции верхней колонны =0.3÷0.5, а для отгонной = 0.2÷0.3, определим число фактических тарелок:

2. Расчет нижней колонны

Рисунок 3.11 – Схема материальных потоков в нижней колонне

Выделим в концентрационной секции произвольное сечение (рисунок 3.11) и составим систему уравнений, состоящую из материального баланса и материального баланса по азоту

(3.58)

Решая эту систему, имеем уравнение рабочей линии концентрационной секции нижней колонны

(3.59)

Выделим в отгонной секции произвольное сечение (рисунок 3.11) и составим систему уравнений, состоящую из материального баланса и материального баланса по азоту

(3.60)

Решая эту систему, имеем уравнение рабочей линии отгонной секции нижней колонны

(3.61)

---

С помощью RefProp8 определим параметры азот кислородной смеси при давлении 6 bar и изменении концентрации азота в жидкой фазе (таблица Таблица 3 .3)

Таблица 3.3 – параметры азот-кислородной смеси при давлении 6 bar

Температура, К	Давление, bar	Энтальпия жидкой фазы,	Энтальпия паровой фазы,	Масс. концентрация азота в жидкости	Масс. концентрация азота в паре
111,46	6	-95,980	91,598	0,00000	0,00000
109,96	6	-96,134	91,731	0,050000	0,12084
108,64	6	-96,070	91,740	0,10000	0,22431
107,45	6	-95,831	91,664	0,15000	0,31374
106,38	6	-95,449	91,528	0,20000	0,39181
105,41	6	-94,952	91,349	0,25000	0,46064
104,52	6	-94,362	91,139	0,30000	0,52190
103,70	6	-93,696	90,907	0,35000	0,57689
102,94	6	-92,968	90,658	0,40000	0,62666
Температура, К	Давление, bar	Энтальпия жидкой фазы,	Энтальпия паровой фазы,	Масс. концентрация азота в жидкости	Масс. концентрация азота в паре
102,23	6	-92,187	90,397	0,45000	0,67201
101,56	6	-91,363	90,127	0,50000	0,71361
100,93	6	-90,501	89,849	0,55000	0,75195
100,33	6	-89,605	89,566	0,60000	0,78747
99,760	6	-88,680	89,278	0,65000	0,82050
99,216	6	-87,728	88,986	0,70000	0,85132
98,696	6	-86,749	88,691	0,75000	0,88014
98,196	6	-85,746	88,394	0,80000	0,90716
97,717	6	-84,717	88,094	0,85000	0,93254
97,255	6	-83,664	87,793	0,90000	0,95640
96,810	6	-82,586	87,491	0,95000	0,97885
96,380	6	-81,481	87,187	1,0000	1,0000

---

По полученным значениям, и используя таблицу 3.3Таблица 3 .3, построим процесс ректификации в нижней колонне методом Мак-Кэба и Тиле



Рисунок 3.12 – Процесс ректификации в нижней колонне методом Мак-Кэба и Тиле

Из рисунка видно, что число теоретических тарелок в концентрационной секции равно 5, а в отгонной 3. Учитывая, что КПД тарелки нижней колонны =0.3÷0.5 определим число фактических тарелок:

6. 1   2   3   4   5   6   7   8   9

---

Расчет процесса ректификации и определение числа действительных тарелок методом i-x диаграммы

Метод расчета процесс ректификации с помощью i-x диаграммы помимо наглядного изображения процесса изменения концентрации, позволяет проследить изменение флегмового отношения по высоте колонны и определить количество передаваемого тепла при испарении кислорода и конденсации азота [2].

1. Расчет верхней колонны

Составим для концентрационной секции верхней колонны систему уравнений (рисунок 3.9), состоящую из материального баланса произвольного контура, материального баланса по азоту и теплового баланса:

(3.62)

Преобразуем эту систему

(3.63)

Если разделить второе уравнение на первое, то имеем приведенную концентрацию ( ), а третье на первое, приведенную энтальпию ( ):

(3.64)

(3.65)

Если принять , то .



В итоге имеем точку – полюс концентрационной секции верхней колонны.

---