4. Расчет высоты колонны

Наносим на диаграмму х-у наносим рабочие линии верхней и нижней части колонны (рис.2) и находим число ступеней изменения концентрации n_Т. В верхней части колонны , в нижней части .

Число тарелок рассчитывается по уравнению:

(1.35)

Для определения к.п.д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов:

-в верхней части колонны:

(1.36)

При средней температуре вверху колонны равной 61,2^оС давление насыщенного пара ацетона , этилового спирта (номограмма XIV стр. 564 [1]), откуда:

-в нижней части колонны:

При средней температуре внизу колонны равной 73^оС давление насыщенного пара метилового спирта , этилового спирта (номограмма XIV стр. 564 [1]), откуда:

Динамический коэффициент вязкости в верхней части колонны ацетона

равен 0.23 мПа·с, этилового спирта равен 0,6 мПа·с. Принимаем .

Динамический коэффициент вязкости в нижней части колонны ацетона равен 0,25 мПа·с, этилового спирта равен 0,3 мПа·с. Принимаем .

Тогда:

По графику (рис 7.4 стр. 323 [2]) находим , .

Высота тарельчатой части колонны :

(1.37)

Общая высота колонны:

(1.38)

где: - расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны, (высота сепарационнгого пространства), принимаем 1 м;

- расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны, (высота кубовой части), принимаем 2,5 м. Значение данных величин приводятся в Приложении Б6 [2].

5. Тепловой баланс колонны

Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны

(1.39)

где -расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой от конденсирующихся в дефлегматоре паров, Вт;

-тепловые потери колонны в окружающую среду, Вт;

-теплоемкость исходной смеси, дистиллята, кубовой жидкости, соответственно, Дж/кг·К.

Значения теплоемкостей, необходимые для расчета, находим по формуле:

, (1.40)

где - теплоемкости компонентов при соответствующих температурах;

- массовые доли компонентов.

Температура кипения смеси t_F=67^оC, кубового остатка t_W=74,5^оC и дистиллята t_D=57,8^оC; теплоемкости ацетона и этилового спирта при этих температурах определяем по номограмме (ХI, с.562 [1]) (А-ацетон, В- этиловый спирт)

Теплоемкости смесей:

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от конденсирующегося в дефлегматоре пара:

(1.41)

-удельная теплота конденсации дистиллята, Дж/кг;

(1.42)

где: , - удельная теплота конденсации компонентов А и В при температуре t_D=57,8^оC (табл. XLV стр.541 [1]).

Тепловые потери колонны в окружающую среду:

, (1.43)

где -температура наружной поверхности стенки колонны, принимаем ;

-температура воздуха в помещении, ;

α-суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, Вт/(м²К):

(1.44)

-наружная поверхность изоляции колонны, определяем по формуле:

(1.45)

Потери тепла в окружающую среду:

Расход тепла в кубе колонны с учетом тепловых потерь:

Расход тепла в паровом подогревателе исходной смеси рассчитывается по формуле:

(1.46)

(1.47)

Расход греющего пара в подогревателе (давление р_абс=6,303ат, влажность 5%):

(1.48)

Расход греющего пара в кипятильнике:

(1.49)

Расход воды в дефлегматоре при нагревании ее на 20⁰С:

(1.50)

Расход воды в холодильнике дистиллята при нагревании ее на 20⁰С:

(1.51)

Расход воды в холодильнике кубового остатка при нагревании ее на 20⁰С:

(1.52)

Общий расход воды в ректификационной установке:

(1.53)