Алгоритм расчета кинетики массопередачи

При расчете реальных ступеней разделения ректификационных и абсорбционных колонн для описания процесса массопередачи используют уравнения связи эффективности тарелки с параметрами модели парожидкостных потоков (уравнение (3.45)). Величина локальной эффективности, входящая в эти уравнения, служит для характеристики кинетики массопередачи и может быть определена разными способами. В большинстве случаев коэффициент массопередачи может быть определен через коэффициенты массоотдачи в паровой и жидкой фазах с последующим определением локальной эффективности и получением критериальных урав нений.

В ряде работ Ю. Комиссарова с сотрудниками локальная эффективность определялась путем сравнения на ЭВМ теоретического и экспериментального профилей концентрации жидкости в процессе абсорбции либо данных действующей ректификационной колонны. Алгоритм расчета локальной эффективности предусматривает минимизацию среднеквадратичного отклонения теоретического и экспериментального профилей концентраций либо совпадение расчетного и действительного чисел тарелок при известных режимных и технологических параметрах верха, низа и питания колонны (параметры модели структуры потока жидкости тарелок известны)

Был проведен расчет на ЭВМ локальных эффективностей для смеси этан - этилен - пропилен в производстве концентрированного этилена.

Анализ экспериментальных результатов показал, что профиль локальных эффективностей по высоте колонны может быть описан следующей зависимостью:

где / = 1,2,..., N- число тарелок;у = 1,2,..., п - число компонентов.

Алгоритм расчета постоянных коэффициентов Априведен на рис. 4.6.

б. Алгоритм расчета коэффициентов ^ и ^

Рис. 4. б. Алгоритм расчета коэффициентов ^ и ^

Расчет локальных эффективностей предусматривает использование данных действующего производства (состав верха и низа колонны, режим работы по жидкости L и пару V, число и тип тарелок) и осуществляется по следующему алгоритму:

  • 1. задается начальное приближение по щуу в пределах от О до 1;
  • 2. осуществляется потарелочный расчет, начиная с куба колонны, при этом принимается, что кипятильник работает как полный испаритель; тогда концентрация пара, поступающего из куба на первую тарелку, составит:

  • 3. с учетом известных паровых и жидкостных потоков рассчитывается состав жидкости, стекающей с /-й тарелки;
  • 4. задается начальное приближение по температуре Г;
  • 5. рассчитываются зависимости Ру =j[T^) по уравнению Антуана;
  • 6. рассчитываются коэффициенты активности у у =J[A,j, Т,) по уравнению Вильсона;
  • 7. определяется концентрация пара /-го компонента, равновесного с концентрацией жидкости ;
  • 8. проверяется условие - 1<е, в противном случае

корректируется начальная температура и расчет повторяется

с п.5;

9. определяется фактор диффузионного потенциала Лу

  • 10. определяется КПД тарелок (т]ту), установленных в колонне, при известных для них параметрах структуры потока жидкости по уравнению (3.45);
  • 11. определяется состав пара на й тарелке по формуле:

12. расчет повторяется с п.2 до тех пор, пока концентрация пара, поступающего на верхнюю тарелку, не станет равной ув (концентрация дистиллята).

Критерием окончания расчета щ,у является равенство расчетного и действительного числа тарелок при заданных концентрациях верха, низа и питания. В противном случае производится коррекция начального приближения щуи в соответствии с алгоритмом, приведенным на рис. 4.6, и расчет повторяется с п.2 до тех пор, пока рассчитанное число тарелок не совпадет с заданным.

Так, в частности, в результате расчета по приведенному алгоритму были получены следующие значения коэффициентов для системы этан (1) - этилен (2) - пропилен (3) (индексы при коэффициентах):

При этом в качестве исходных для расчета использовались экспериментальные данные состава действующего производства (мольн. доли):

Компонент

Питание

Дистиллат

Куб

С2Н4 (этан)

0,64

0,8

0,05

С2Н6 (этилен)

0,12

0,13

0,05

С3Нб(пропилен)

0,24

0,07

0,9

Расход сырья в данном случае составлял 603 кмоль/ч; отбор кубового остатка - 140 кмоль/ч; расход флегмы - 2361,3 кмоль/ч.

Приведенный выше алгоритм расчета позволяет освободить исследователя от рутинной экспериментальной работы по определению коэффициентов массоотдачи для паровой и жидкой фаз и статистической обработки результатов исследований в виде критериальных уравнений.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >