Расчет поверхностных конденсаторов в случае противоточной конденсации

При противоточной конденсации наряду с процессом конденсации, происходит массообмен между фазами. Вследствие этого при противоточной конденсации содержание легколетучих компонентов в отбираемом конденсате и труднолетучих компонентов в отходящем газе всегда меньше, чем при прямоточной конденсации.

Точного метода расчета противоточной конденсации нет. Однако М.П.Малков, В.Р.Кравец, Е.И.Арон [3] разработали приближенный метод с использованием специальных функций – так называемых степеней извлечения (Си).

Под степенью извлечения понимают отношение количества данного компонента, перешедшего в конденсат, к количеству его в исходном газе. Методика приближенного расчета заключается в том, что степени извлечения отдельных компонентов принимаются обратно пропорциональными отношениям констант фазового равновесия соответствующих компонентов при условии равновесия между газом и жидкостью.

Если предположить что, на конденсацию поступает газ состава: метан – y_a, этан-y_b, пропан-y_c, причем количество полученного конденсата равно L, а константы фазового равновесия соответственно К_a, К_b, К_c (при температуре t и давлении P в конденсаторе), то степени извлечения отдельных компонентов выражаются уравнениями, приведенными в табл. 3.4.

Отношение степеней извлечения, например метана и этана

или (3.6)

Когда конденсат находится в равновесии с поступающим в конденсатор газом, то пользуясь уравнением (3.6), по заданной степени извлечения целевого ("ведущего") компонента можно точно подсчитать степень извлечения всех компонентов смеси, а, следовательно, состава. При этом правильное решение получается, если брать количество газа и жидкости, а также константы фазового равновесия в нижнем сечении конденсатора.В реальности выходящий газ имеет температуру более низкую, чем та, которая соответствует равновесию конденсата и поступающего газа. Тогда стекающая жидкость содержит большее количество сконденсированных легколетучих компонентов, более холодна и не находится в равновесии с входящим газом.

Рассчитать материальный баланс при этом можно только приближенно (через степени извлечения). Константы равновесия следует при этом брать при среднеарифметической температуре между температурами верха и низа аппарата. Ошибка в расчетах, основанных на среднеарифметической температуре конденсации, невелика, так как отношение констант фазового равновесия отдельных компонентов в ограниченном интервале температур обычно меняется не значительно.

Таблица 3.4