Тепловой баланс колонны

На основании теплового баланса определяют расход греющего пара, вводимого в колонну, и количество воды или другого хлад­агента, необходимое для отвода тепла на конденсацию паров, вы­ходящих из колонны.

Уравнение теплового баланса полной ректификационной колон­ны с учетом теплопотерь Q_n имеет следующий вид:

при обогреве колонны открытым паром (рис. 10, a)

Рис. 10. схемы тепловых потоков колонн.

М1_М + РIр + LI _L = Gl_G + SI_S + Q_n; (24)

при обогреве закрытым паром (рис. 10,б)

MI_M + Q + LI_L = GI_G + SI_S + Q_n. (25)

По аналогии легко составить уравнение теплового баланса для любой колонны. Полученные уравнения (23) и (24) дают воз­можность определить количество пара или тепла, которое необхо­димо подвести к колонне для осу­ществления процесса ректифика­ции.

Количество тепла, отводимого в дефлегматоре при- полной кон­денсации паров, равно

(26)

При частичной конденсации пара

.(27)

Расход воды (хладагента) для отвода тепла равен

W= (28)

где t' и t" —температура воды соответственно на входе и выходе, °С; с — удель­ная теплоемкость воды, кДж/(кг*К).

При расчете диаметра колонны исходят из объема поднимающе­гося по колонне пара V (м³) в секунду и допустимой скорости пара в свободном сечении колонны w (м/с). Объем пара, поднимающегося по колонне, равен

V= (29)

где G — количество пара, поднимающегося по колонне, кмоль/с; T— абсолютная температура пара, К; р_а — атмосферное давление, Па; р —давление пара в рас­сматриваемом сечении колонны, Па.

Скорость пара в колонне должна быть такой, при которой гидро­динамическая обстановка на тарелках обеспечивает наибольший КПД тарелок. Она зависит от целого ряда факторов. Однако фак­торы, влияющие на унос жидкости, будут определять и допустимую скорость пара в свободном сечении колонны. Скорость возрастает с увеличением межтарелочного расстояния и снижается при перера­ботке пенящихся жидкостей.

Диаметр колонны определяют по известному уравнению гидрав­лики

V= (30)

где V — объем пара, поднимающегося по колонне в 1 с, м³; D — диаметр колонны, w — допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с.