11. Расчет фактического числа тарелок

В реальности поведение газов и растворов в той или иной степени отклоняется от поведения идеальных газов и растворов. Величиной, учитывающей отклонение реального от идеального поведения, служит коэффициент полезного действия тарелки. Число фактических тарелок определяется из соотношения:

N_Ф = N-1 / η, (36)

где N_Ф – число фактических тарелок; N – число теоретических тарелок; η – КПД тарелки и η = 0,5 ÷ 0,7 для укрепляющей части колонны и η = 0,3 ÷ 0,5 для отгонной.

Принимаем КПД тарелки η_укр = 0,5;

η_отг = 0,6.

Число фактических тарелок в верхней части колонны:

N_В = (6-1)/ 0,6 = 9.

Число фактических тарелок в нижней части колонны:

N_Н = (8 –1) / 0,4 =18.

Итак, в верхней части колонны – 9 тарелок, а в нижней – 18 тарелок.

12. Расчет высоты колонны

Из опыта эксплуатации принимаем расстояние между тарелками

h = 500 мм. Высота колонны рассчитываем по следующей формуле:

H = H₁ + H₂ + H₃ + (N – 2) · h, (37)

где N – число фактических тарелок в колонне. N = 27.

H₂ – высота зоны питания, м;

H₃ – высота для самотека, м;

H₁ – высота для распределения орошения, м.

Из опыта эксплуатации принимаем

H₂ = 1 м;

H₃ = 1 м;

H₁ = 1 м.

H = 1 + 1 + 1 + (27– 2) · 0,500 = 14 м.

Итак, высоту колонны принимаем H = 14000 мм.

13.Расчет диаметра колонны

Диаметр колонны рассчитывается по максимальной паровой нагрузке в верхней части колонны ( из профиля паровых и жидкостных нагрузок максимальная паровая нагрузка у 2 тарелки):

w_доп. = 0,85 · 10^-4 · С · ((ρ^t_g – ρ_G) / ρ_G)^1/2, (38)

где w_доп. – допустимая скорость паров в полном сечении колонны, м/с;

ρ^t_g – плотность жидкости, стекающей со второй тарелки;

ρ_G – плотность пара, поступающего со третьей тарелки;

С – коэффициент, величина которого зависит от конструкции тарелок, расстояния между тарелками и поверхностного натяжения жидкости σ. С=900.

Рассчитаем объемный расход паров следующим образом:

V_G2 = G₂ / ρ_G2, (39)

где ρ_G – плотность паров.

ρ_G2 = M_G2 / 22,4 · T₀ / (T₀ + t₂) · π, (40)

где T₀ – температура при н.у. T₀ = 273 K.

ρ_G2 = 78,91/ 22,4 · 273 / 372· 1.6 = 4,131 кг/м³;

V_G2 = 38704,57 /4.131 =9369,63 м³/ч.

ρ^t_gn = (ρ²⁰_{4 g} – α · (t_n – 20) ) · 1000, (41)

где α – средняя температурная поправка:

α = 0,001828-0,00132 · ρ²⁰_{4 g}

ρ²⁰_{4 g} – относительная плотность жидкости при 20 °С.

ρ²⁰_{4 g} = 1 / ( x_n / ρ²⁰_{4 Б} + (1 – x_n) / ρ²⁰_{4 Т}), (42)

где ρ²⁰_{4 Б} и ρ²⁰_{4 Т} – относительные плотности соответственно бензола и толуола при 20 °С; x_n – массовая доля бензола в жидкости, стекающей с n – ной тарелки.

x_n = M_Б / M_gn · x'_n, (43)

x₂ = 78 / 79,540 · 0,84= 0,8166;

ρ²⁰_{4 g} = 1 / ( 0,8166 / 0,8790 + (1 – 0,8166) / 0,8669) = 0,877;

α = 0,001828-0,00132 · 0,877 = 0,00066978.

ρ^t_g2 = (0,877 – 0,00066978· (99.5– 20) ) · 1000 = 823,950кг/м³;

d_K = (V_G2 / (0,785 · w_доп. ))^1/2, (44)

где d_K – диаметр колонны, м; V_G2– максимальная паровая нагрузка.

Выбираем тарелки колпачкового типа. При максимальных нагрузках для колпачковых тарелок, расстояние между которыми принимаем h_T = 500 мм.

w_доп. = 0,85 · 10^-4 · 900 ·((823,49 – 4,131) / 4,131)^1/2 = 1,077 м/с;

d_K = (9369.62 / (0,785 · 1.077))^1/2 = 1.754 м.

Принимаем диаметр верхней части колонны d_K = 1,760 м.