Тема: Расчет фурфурольной колонны (2 часа)

Экстрактный раствор, полученный при избирательной очистке масляного дистиллята фурфуроле м, нагреваемся в теплообменниках до 140—145° С и поступает в фурфурольную колонну. В верхнюю часть фурфурольной колонны подается в качестве орошения водный фурфурол из водо­отделителя, чтобы извлечь фурфурол из водного фурфурола. В ниж­нюю часть фурфурольной колонны вводится необходимое количество тепла, для чего осуществляется циркуляция экстрактного раствора по схеме: колонна — печь — колонна. В виде бокового потока (с 4-й иди 5-й тарелки) из колонны отводится жидкий фурфурол (рисунок 5.1). С верха колонны пары фурфурола и водяной пар поступают в кон­денсатор-холодильник, где они конденсируются, охлаждаются до 35—40° С, и направляются в водоотделитель. В водоотделителе образуются два слоя: нижний — водный фурфурол и верхний — фурфурольная вода. Фурфурольная вода, состоящая из 8—9% фурфу­рола и 91—92% воды, забирается насосом и подается в колонну водного раствора фурфурола, а водный фурфурол, состоящий из 8—9 % воды и 91—92 % фурфурола, подается насосом в верхнюю часть фурфурольной колонны. С низа фурфурольной колонны экстракт­ный раствор прокачивается через трубчатую печь в экстрактную колонну.

Введем следующие обозначения:

количество экстрактного раствора, поступающего в фурфурольную колонну, G^’_{э. p};

количество фурфурола и экстракта в этом растворе соответ­ственно G⁰_ф и G_э;

количество фурфурола, отводимого из колонны в виде жидкого бокового потока, ";

Рисунок 5.1. Схема работы фурфурольной колонны

1 – фурфурольная колонна, 2 – печь

количество водного фурфурола, подаваемого в колонну в качестве орошения, g₀;

количество фурфурола и воды в водном фурфуроле соответст­венно G^’_ф и z;

количество паров, отводимых с верха колонны, D;

количество фурфурола в пара ;

количество экстрактного рас­твора, отводимого с низа колонны,

количество фурфурола в этом растворе ;

весовая концентрация фурфу­рола в смеси паров, отводимой с верха колонны, у;

весовая концентрация фурфу­рола в водном фурфуроле х;

весовая концентрация воды в водном фурфуроле 1 — х;

весовая концентрация воды в смеси паров 1 — у;

весовая концентрация фурфу­рола в отходящем экстрактном растворе х_н;

молекулярная концентрация фурфурола в отходящем экстракционном растворе х .

Для материальных потоков фурфурольной колонны (рисунок 5.1) будем иметь следующие уравнения.

Количество водного фурфурола, подаваемого в колонну в каче­стве орошения:

(5.1)

Количество воды в водном фурфуроле, подаваемом в колонну:

z=g₀(1-х) кг/ч

Подставив в это уравнение значение g₀ из уравнения (5.1), получим

(5.2)

Молекулярная концентрация фурфурола в паровой фазе опреде­ляется из формулы:

где Р_ф — давление паров фурфурола при температуре t_В.

Весовая концентрация фурфурола в паровой фазе определяется из формулы:

Количество фурфурола в смеси паров, отводимой с верха колонны:

кг/ч (5.3)

Количество водяных паров в потоке D равно

z=D(l-y)

Приравняв последнее уравнение с уравнением (5.2), получим

откуда

кг/ч (5.4)

Подставив значение D вуравнение (5.3), получим

кг/ч (5.5)

Молекулярная концентрация фурфурола в экстрактном растворе, отходящем с низа колонны при температуре t_н, определяется форму­лой (4.1), а весовая концентрация фурфурола из следующей фор­мулы:

где М_Э — молекулярный вес экстракта;

1- х^,_н — молекулярная концентрация экстракта в растворе.

Количество экстрактного раствора, вводимого с низа колонны, равно

кг/ч (5.6)

Количество фурфурола, выводимого с низа колонны с экстракт­ным раствором:

G"" = G x_H кг/ч. (5.7)

Количество фурфурола отводимого из колонны в виде жидкого бокового потока (по балансу):

кг/ч (5.8)

Секундный объем паров на верху колонны из формулы:

м³/сек

Секундный объем паров под тарелкой отбора жидкого фурфурола:

м³/сек

где t – температура паров под тарелкой отбора жидкого фурфурола (t=175÷180)

π – абсолютное давление в колонне в мм рт ст.