- •Расчетно-пояснительная записка
- •1. Введение
- •2. Схема установки. Подбор материалов.
- •3. Расчет ректификационной колонны
- •3.1. Материальный баланс процесса
- •3.1.1. Нахождение оптимального флегмового числа графическим способом
- •3.1.2. Расчет средних массовых расходов
- •3.2. Скорость пара и диаметр колонны
- •3.3. Расчёт высоты колонны
- •3.3.1. Высота светлого слоя жидкости на тарелке и
- •3.3.2. Коэффициенты массоотдачи
- •3.3.3. Расчёт высоты сепарационного пространства и
- •3.3.4. Расчёт кинетической кривой и определение высоты колонны
- •3.3.5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
- •4. Расчет теплообменников
- •4.1. Тепловой расчёт подогревателя исходной смеси
- •4.2. Тепловой расчёт кипятильника
- •4.3. Тепловой расчёт дефлегматора
- •4.4. Тепловой расчет холодильника дистиллята
- •4.5. Тепловой расчет холодильника кубового остатка.
- •5. Подбор емкостей
- •6. Подбор конденсатоотводчиков.
- •7. Подбор трубопроводов
- •8. Подбор насосов
- •8.1. Расчет всасывающего трубопровода от емкости к насосу
- •8.2. Расчет нагнетательного трубопровода.
- •8.3. Расчет трубопровода подогреватель - колонна.
- •9. Расчет толщины тепловой изоляции ректификационной колонны
- •10. Расчёт аппарата на прочность.
- •11. Выбор точек контроля за проведением процесса
- •12. Заключение
- •13. Список используемой литературы
3.3.3. Расчёт высоты сепарационного пространства и
относительного уноса жидкости
Высота
сепарационного пространства
равна расстоянию между верхним уровнем
барботажного слоя и плоскостью тарелки,
расположенной выше:
,
где
-
межтарельчатое расстояние, м.
Для колонн диаметром 1400 мм =500 мм
-
высота барботажного слоя (пены), м.
Для верхней части колонны:
м
м
Для нижней части колонны:
м
м
Относительный
унос жидкости
можно
оценить с помощью графических данных,
представленных на рис. 6.7 [1]. По этим
данным унос на тарелке является функцией
комплекса
.
Коэффициент
,
учитывающий влияние на унос физических
свойств жидкости и пара, определяют по
уравнению
Для верхней части колонны:
кг
жидкости/ кг пара
Для нижней части колонны:
кг
жидкости/ кг пара
3.3.4. Расчёт кинетической кривой и определение высоты колонны
Для
колонн с ситчатыми тарелками диаметром
более 600 мм отсутствуют надёжные данные
по продольному перемешиванию жидкости,
поэтому с достаточной степенью приближения
можно считать, что одна ячейка перемешивания
соответствует длине пути жидкости l
= 350 мм. Определим число ячеек полного
перемешивания
:
Длину
пути жидкости на тарелке
определим как расстояние между переливными
устройствами :
м
Вычислим
число кмоль питания на 1 кмоль дистиллята
:
кмоль/кмоль
Порядок расчета кинетической кривой
Коэффициент
массопередачи
,
отнесенный к единице рабочей площади
тарелки, вычисляется по формуле
,
где – коэффициент распределения компонента по фазам в условия равновесия, определяется как тангенс угла наклона равновесной линии в точке касания.
Число
единиц переноса по паровой фазе на
тарелке
:
.
Локальная
эффективность
связана
с
следующим соотношением:
.
Коэффициент
вычисляем
по формуле:
,
где
-
фактор массопередачи, для исчерпывающей
части колонны
,
для укрепляющей части колонны
;
- доля байпасирующей
жидкости, примем θ = 0,1.
Эффективность
тарелки по Мэрфри
с учетом доли байпасирующей жидкости
определяем по уравнению
.
Эффективность
тарелки по Мэрфри
с учетом межтарельчатого уноса жидкости
определяем по уравнению
Эффективность
тарелки по Мэрфри
с учетом продольного перемешивания
жидкости определяем по уравнению
.
С
другой стороны
.
Отсюда:
Результаты расчета параметров, необходимых для построения кинетической линии, приведены ниже:
Параметр |
Нижняя (исчерпывающая) часть |
Верхняя (укрепляющая) часть |
||||
|
0,05 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
|
1,75 |
1,55 |
1,25 |
1,05 |
0,7 |
0,533 |
|
0,0160 |
0,0165 |
0,0129 |
0,0134 |
0,0144 |
0,0149 |
|
0,666 |
0,686 |
0,516 |
0,536 |
0,576 |
0,596 |
|
0,486 |
0,496 |
0,403 |
0,415 |
0,438 |
0,449 |
|
1,0713 |
0,9490 |
1,5625 |
1,3125 |
0,8750 |
0,6663 |
|
0,623 |
0,572 |
0,765 |
0,685 |
0,534 |
0,455 |
|
0,586 |
0,589 |
0,506 |
0,509 |
0,515 |
0,515 |
|
0,548 |
0,555 |
0,465 |
0,474 |
0,490 |
0,496 |
|
0,519 |
0,525 |
0,424 |
0,431 |
0,445 |
0,450 |
|
0,093 |
0,352 |
0,466 |
0,561 |
0,723 |
0,864 |
Взяв
отсюда значения
и
,
наносят на x-y-диаграмму
точки, по которым проводят кинетическую
линию. Построением ступеней между
рабочей и кинетической линиями в
интервалах концентраций от
до
определяют число действительных тарелок
для верхней (укрепляющей) части
и в интервалах от
до
-
число действительных тарелок для нижней
(исчерпывающей) части колонны
.
Общее число действительных тарелок
.
Высоту
тарельчатой ректификационной колонны
определим по формуле
,
где - расстояние между тарелками, м;
,
-
расстояние соответственно между верхней
тарелкой и крышкой колонны и между
днищем колонны и нижней тарелкой, м;
-
расстояние для люка, м.
