Определение оптимальных рабочих параметров процесса экстрактивной ректификации смеси ацетон-хлороформ (стр. 6 из 8)
На последнем этапе мы исследовали влияние количества потока, отбираемого в боковую секцию, на величину оптимального расхода ДМФА и на энергозатраты для тех же наборов NЭА/NF/NБО. Результаты расчетов представлены в Приложении 3 и таблице 3.5.
Таблица 3.5.
Влияние количества БО на величину оптимального расхода ЭА при TЭА= 60ºC.
| Количество | Оптимальный | Тепловые нагрузки,МДж/ч | ||||
| БО, | расход ДМФА, | R1 | R2 | Qконд1 | Qконд2 | Qкип |
| кг/ч | кг/ч | |||||
| NЭА/NF/NБО = 4/10/24 | ||||||
| 120 | 350 | 1,91 | 1,22 | -32,1 | -42,7 | 147,3 |
| 130 | 350 | 1,88 | 1,37 | -31,8 | -45,6 | 149,9 |
| 150 | 320 | 2,27 | 1,53 | -36,0 | -48,8 | 151,0 |
| 170 | 310 | 2,03 | 1,79 | -33,4 | -53,8 | 151,4 |
| NЭА/NF/NБО = 4/11/23 | ||||||
| 160 | 340 | 1,94 | 1,61 | -32,4 | -50,3 | 153,1 |
| 170 | 330 | 1,89 | 1,72 | -31,9 | -52,4 | 152,6 |
| 180 | 330 | 1,65 | 1,88 | -29,3 | -55,4 | 153,0 |
| 190 | 320 | 1,69 | 1,98 | -29,6 | -57,3 | 153,2 |
| NЭА/NF/NБО = 4/11/24 | ||||||
| 120 | 350 | 1,91 | 1,22 | -32,1 | -42,7 | 147,3 |
| 130 | 350 | 1,76 | 1,40 | -30,5 | -46,2 | 149,2 |
| 140 | 340 | 1,84 | 1,51 | -31,3 | -48,4 | 150,1 |
| 150 | 330 | 1,84 | 1,62 | -31,3 | -50,5 | 150,1 |
| 170 | 310 | 1,85 | 1,82 | -31,5 | -54,3 | 149,9 |
| 180 | 300 | 1,91 | 1,90 | -32,1 | -55,9 | 150,1 |
| 200 | 290 | 1,80 | 2,14 | -30,9 | -60,4 | 151,2 |
| NЭА/NF/NБО = 4/11/25 | ||||||
| 142 | 320 | 1,82 | 1,69 | 31,1 | 51,9 | 149,2 |
| 160 | 300 | 1,98 | 1,86 | -32,9 | 55,2 | 150,1 |
| 180 | 280 | 2,14 | 2,02 | -34,6 | -58,2 | 150,7 |
| 200 | 270 | 2,03 | 2,24 | -33,4 | -62,5 | 151,6 |
| NЭА/NF/NБО = 4/12/24 | ||||||
| 140 | 350 | 1,85 | 1,54 | -31,4 | -48,9 | 152,8 |
| 150 | 340 | 1,80 | 1,66 | -30,9 | -51,2 | 152,5 |
| 160 | 330 | 1,74 | 1,77 | -30,3 | -53,3 | 152,0 |
| 170 | 320 | 1,72 | 1,87 | -30,0 | -55,3 | 151,5 |
| 180 | 310 | 1,72 | 1,96 | -30,1 | -57,1 | 151,3 |
| 190 | 300 | 1,79 | 2,04 | -30,8 | -58,7 | 151,5 |
| NЭА/NF/NБО = 5/10/24 | ||||||
| 115 | 350 | 2,52 | 1,07 | -38,8 | -39,8 | 151,1 |
| 125 | 360 | 2,01 | 1,31 | -33,2 | -44,5 | 152,3 |
| 150 | 330 | 2,37 | 1,55 | -37,1 | -49,1 | 154,5 |
| NЭА/NF/NБО = 5/10/25 | ||||||
| 138 | 330 | 2,10 | 1,63 | -34,1 | -50,6 | 153,0 |
| 148 | 320 | 2,21 | 1,74 | -35,4 | -52,7 | 154,3 |
| NЭА/NF/NБО = 5/11/24 | ||||||
| 118 | 350 | 2,25 | 1,15 | -35,8 | -41,3 | 149,6 |
| 128 | 360 | 1,74 | 1,39 | -30,2 | -46,1 | 150,9 |
| 138 | 350 | 1,87 | 1,51 | -31,7 | -48,3 | 152,5 |
| 150 | 330 | 2,12 | 1,58 | -34,4 | -49,8 | 152,5 |
| NЭА/NF/NБО = 5/11/25 | ||||||
| 141 | 330 | 1,77 | 1,72 | -30,5 | -52,3 | 151,1 |
| 160 | 310 | 1,91 | 1,92 | -32,1 | -56,1 | 152,3 |
| 180 | 290 | 2,00 | 2,08 | -33,1 | -59,4 | 152,5 |
| NЭА/NF/NБО = 5/12/25 | ||||||
| 141 | 340 | 1,52 | 1,78 | -27,8 | -53,5 | 151,6 |
| 151 | 320 | 1,99 | 1,81 | -33,0 | -54,1 | 153,3 |
| NЭА/NF/NБО = 6/11/24 | ||||||
| 150 | 340 | 2,39 | 1,58 | -37,4 | -49,7 | 157,4 |
| 160 | 330 | 2,34 | 1,69 | -36,8 | -51,8 | 156,9 |
| 170 | 320 | 2,33 | 1,79 | -36,6 | -53,7 | 156,6 |
| 180 | 320 | 2,03 | 1,96 | -33,4 | -56,9 | 156,5 |
| 190 | 310 | 2,08 | 2,04 | -33,9 | -58,6 | 156,7 |
Расчеты показали, что оптимальный расход ДМФА уменьшается с увеличением количества потока, отбираемого в БС. Однако это не снижает энергозатраты в кипятильнике, а наоборот, приводит к некоторому их росту. Для того, чтобы объяснить этот факт, рассмотрим в качестве примера как изменяется вклад различных составляющих в величину критерия оптимизации при увеличении БО для NЭА/NF/NБО= 4/11/24. Данные представлены в таблице 3.6.
Таблица 3.6.
Значение слагаемых в критерии оптимизации в зависимости от величины БО при NЭА/NF/NБО= 4/11/24.
| Количество | Оптимальный | Q,D1 | QD2, | Qконд1, | Qконд2, | QW, | QF, | QЭА, | |∆Qконд2|+ | |∆QW|, | Qкип, |
| БО, | расход ДМФА, | МДж/ч | МДж/ч | МДж/ч | МДж/ч | МДж/ч | МДж/ч | МДж/ч | +|∆QЭА|, | МДж/ч | МДж/ч |
| кг/ч | кг/ч | МДж/ч | |||||||||
| 120 | 350 | 2,7 | 4,6 | 32,1 | 42,7 | 116,2 | 8,0 | 43,4 | |||
| 6,9 | 3,0 | 147,3 | |||||||||
| 140 | 340 | 2,7 | 4,6 | 31,3 | 48,4 | 113,2 | 8,0 | 42,2 | |||
| 150,1 | |||||||||||
| 170 | 310 | 2,7 | 4,6 | 31,5 | 54,3 | 103,2 | 8,0 | 38,5 | 9,6 | 10,0 | |
| 149,9 | |||||||||||
| 200 | 290 | 2,7 | 4,6 | 30,9 | 60,4 | 96,5 | 8,0 | 36,0 | 8,6 | 6,7 | |
| 151,2 |
Запишем еще раз критерий оптимизации и определим факторы, влияющие на Qкип при изменении БО и расхода ДМФА.
Поскольку состав, количество и температура исходной смеси у нас фиксированы, то ее теплосодержание QF является величиной постоянной. Качество продуктовых потоков у нас также задано. Их величина определяется материальным балансом и является постоянной величиной при заданном составе и количестве исходной смеси. Поэтому теплосодержание дистиллятных потоков основной и боковой колонн ( QD1 и QD2) не зависит от величины БО и удельного расхода ДМФА. Флегмовое число и, соответственно тепловая нагрузка на конденсатор основной колонны Qконд1 практически не изменяются.
Флегмовое число и тепловая нагрузка на конденсатор БС Qконд2 увеличиваются с ростом величины отбора в БС.
При увеличении БО уменьшается величина оптимального расхода ЭА, а следовательно, уменьшается количество тепла QЭА, которое он приносит в колонну.
Таким образом, Qконд2 и QЭА- это два фактора, которые способствуют увеличению Qкип.
Вместе с тем, при уменьшении расхода ДМФА уменьшается величина кубового потока, а следовательно, уменьшается количество тепла, которое он уносит с собой из колонны QW. Этот фактор способствует снижению Qкип.