3. Скорость пара и диаметр колонны

Выбор рабочей скорости паров обусловлен многочисленными факторами и обычно осуществляется путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса. Для ректификационной колонны, работающей в пленочном режиме при атмосферном давлении, рабочую скорость можно принять на 20-30% ниже скорости захлебывания.

Предельную скорость пара , при которой происходит захлебывание насадочных колонн, определяется по уравнению:

где - средние плотности жидкости и пара

- в

Для данной насадки (кольца керамические: Рашига 25×25×3) ; ;

Найдем плотности жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны при средних температурах в них . Средние температуры паров определяются по диаграмме по средним составам фаз: ,

Тогда

Плотность физических смесей жидкостей подчиняется закону аддитивности:

где - объемная доля компонента в смеси

По таблице IV находим методом интерполяции плотности ацетона и воды при и

;

;

Вязкость жидких смесей находим по уравнению:

где и - вязкости ацетона и воды при температуре смеси (таблица IX) [3]

Тогда

Предельная скорость паров в верхней части колонны:

Откуда

Примем рабочую скорость на 30% ниже предельной:

Предельная скорость паров в нижней части колонны:

Откуда

Рабочая скорость в нижней части колонны:

Диаметр определяется по уравнению:

Соответственно в верхней и нижней частях колонны они равны

Стандартный диаметр обечайки принимается одинаковым для обеих частей колонны. Примем общий диаметр 1 метр. При этом действительная рабочая скорость паров в колонне будут равны:

4. Высота насадки

Высоту насадки рассчитываю по модифицированному уравнению массопередачи:

где - общее число единиц переноса по паровой фазе;

- общая высота единиц переноса, м;

Общее число переноса вычисляем по уравнению

Для этого строим зависимость

Расчетные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3. Данные для определения общего числа переноса

0,01	0,14	7,14
0,03	0,46	2,17
0,06	0,54	1,85
0,09	0,62	1,61
0,13	0,625	1,6
0,2	0,61	1,64
0,3	0,53	1,88
0,4	0,44	2,27
0,5	0,355	2,82
0,6	0,27	3,7
0,7	0,18	5,55
0,8	0,10	10
0,94	0,03	33,3

Из рис. 6 определяем число единиц переноса в верхней и нижних частях колоны

Общую высоту единиц переноса определяем по уравнению аддитивности:

где - частные высоты единиц переноса соответственно в жидкой и паровой фазах;

- средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответсвующей части колонны

Отношение нагрузок по пару и жидкости равно:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

где

Тогда высота единиц переноса рассчитывается по уравнению:

где - коэффициенты, определяемые по рис. 6.6 а и б [1];

- высота насадки одной секции ( );

- критерий Прандтля для жикости;

Высота единиц переноса в паровой фазе

где - критерий Прандтля для пара;

- диаметр колонны;

;

- массовая плотность орошения ;

;

;

Для определения необходимо найди вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой и паровой фазах:

и

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре равен

Коэффициент диффузии в жидкости при 20ºС можно вычислить по формуле

где - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;

- мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения ;

Температурный коэффициент определяем по формуле:

Отсюда

Аналогично

Коэффициент диффузии в паровой фазе

Тогда для верхней части колонны

Аналогично

Таким образом, для верхней части колонны

Для нижней части колонны

Следовательно,

; ;

Высота насадки в верхней и нижней частях колонны

Общая высота насадки в колонне

Высота колонны

Высота слоя в одной секции , общее число секций в колонне составляет 5 шт.

Расстояние между секциями ; высота сепарационного пространства над насадкой ; расстояние между днищем колонны и насадкой

Общая высота колонны