Выбор рабочего флегмового числа

Типичная зависимость числа теоретических тарелок (ЧТТ) (а значит и высота ректификационной колонны) от величины R, которая построена на основе анализа работы ректификационной колонны, представлена на рис. 3.22.

Рис. 3.22. Зависимость ЧТТ () от величины флегмового числа (R)

Рис. 3.23. К определению оптимального флегмового числа с помощью технико-экономического расчета процесса: 1 – эксплуатационные затраты (З); 2 – капитальные вложения; 3 – общие затраты на ректификацию

Из этого рисунка видно, что с увеличением флегмового числа ЧТТ уменьшается. Но увеличение значения R ведет к росту расхода теплоты (греющего пара) на проведение процесса ректификации и охлаждающей воды. Поэтому вопрос выбора оптимального флегмового числа наиболее правильно решать путем технико-экономического расчета процесса (рис. 3.23).

Эксплуатационные затраты 1 возрастают пропорционально величине R, поскольку они в основном определяются расходом теплоты на проведение процесса. Отметим, что капитальные вложения с увеличением R снижаются до определенного значения R, после чего наблюдается некоторое их увеличение. Это объясняется тем, что с увеличением R увеличивается и плотность орошения колонны, а это часто приводит к снижению допустимой скорости пара в колонне и, следовательно, к росту ее диаметра. Последнее влечет за собой увеличение объема колонны. Рост флегмового числа приводит, кроме того, к росту поверхности теплообмена кипятильника и дефлегматора. Все это приводит к увеличению капитальных вложений. Таким образом, кривая, отражающая суммарные затраты на проведение ректификации, должна иметь минимум, который и определяет оптимальное флегмовое число .

Часто для упрощения выбор оптимального флегмового числа проводят по следующей методике. Задаются рядом значений R в пределах <R<и получают ряд положений рабочих линий на диаграмме (рис. 3.23, б) с точками пересечения по вертикали с абсциссой 1, 2, 3 и т.д. Для этих положений рабочих линий определяют соответственно число единиц переноса и затем строят графическую зависимость . Величину ~Н (где Н – высота колонны), а ~G (где G – расход пара, выходящего из колонны; в данном случае величина G отнесена к 1 кмоль дистиллята). Отметим, что к тому же сечение колонны S ~ G, т.е. произведение ~ HS ~ V (где V – объем колонны). Таким образом, величина характеризует как эксплуатационные затраты, так и капитальные вложения.

Рис. 3.24. К выбору оптимального флегмового числа

На рис. 3.24 представлена типичная зависимость . Для упрощения построения графика этой зависимости вместо величины на оси ординат можно поставить .