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 _цо_i = t_i + 2 × Dt_i,

где t_цо_i - температура вывода циркуляционного орошения, ^оС;

t_i - температура вывода соответствующего бокового погона, ^оС;

Dt_i - перепад температуры на одну тарелку, ^оС.

Dt₁ = ≈ 4,6^оС,

Dt₂ = ≈ 5,0^оС,

Dt₃ = ≈ 7,3^оС,

Температуры вывода циркуляционных орошений:

t_цо1 = 182 + 2 × 4,6 = 191^оС,

t_цо2 = 228 + 2 × 5,0 = 238^оС,

t_цо3 = 278 + 2 × 7,3 = 295^оС,

Температуру ввода циркуляционных орошений в колонну примем равным

t_{вв. ц.о.1} = 130^оС,

t_вв.ц.о.2 = 160^оС,

t_вв.ц.о.3 = 220^оС,

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 DQ_i - тепло, снимаемое i-м циркуляционным орошением, кДж/ч.

DQ = Q_прих – Q_расх = 99,43 × 10³ – 88,9 × 10³ = 10,53 × 10³ кДж/кг.

Тепло, снимаемое циркуляционным орошением находится по формуле

DQ_i = g_цо × (h_t_{выв. цо} – h_t_{вв. цо}),

где g_цо - расход циркуляционного орошения, кг/ч;

h_t_{выв. цо} - энтальпия циркуляционного орошения, выводимого из колонны, кДж/ч;

h_t_{вв. цо} - энтальпия циркуляционного орошения, вводимого в колонну, кДж/ч.

DQ₁ = g_цо₁ × (h₁₉₁ – h₁₃₀) = g_цо₁ × (430 – 277),

DQ₂ = g_цо₂ × (h₂₃₈ – h₁₆₀) = g_цо₂ × (548 – 345),

DQ₃ = g_цо₃ × (h₂₉₅ – h₂₂₀) = g_цо₃ × (701 – 493).

Примем, что расход циркуляционных орошений одинаков по массе, тогда

10,53 × 10³ = g_цо × (430 – 277) + g_цо × (548 – 345) + g_цо × (701 – 493) =

= g_цо × 163 + g_цо × 203 + g_цо ∙ 208 = 574 × g_цо.

Отсюда g_цо = 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.