3.9 Определение высоты светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержания барботажного слоя.

Высоту светлого слоя жидкости для ситчатых тарелок находят по уравнению:

где - удельный расход жидкости на 1 м ширины переливной перегородки; b – ширина переливной перегородки; - высота переливной перегородки; и - поверхностное натяжение жидкости и воды соответственно при средней температуре в колонне; .

Для верхней части колонны:

м

Для нижней части колонны:

м

Паросодержание барботажного слоя находят по формуле:

где

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

3.10 Расчет коэффициентов массопередачи и высоты колоны

Находим вязкость жидких смесей:

где и - вязкости жидких бензола и толуола при температуре смеси.

Тогда:

мПа*с

мПа*с

Определяем вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой и паровой фазе.

Вязкость паров для верхней части колонны:

где и - вязкость паров бензола и толуола при средней температуре верхней части колонны, - средняя концентрация паров: .

Подставив, получим:

мПа*с

Аналогичным расчетом для нижней части находим мПа*с

Вязкости паров близки, поэтому можно принять среднею вязкость паров в колонне мПа*с

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t равен:

Коэффициенты диффузии в жидкости при можно вычислить приближенной формуле:

где А, В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя; и - мольные объемы компонентов в жидком состояние при температуре кипения; - вязкость жидкости при .

Тогда:

Температурный коэффициент определяем по формуле:

Здесь и принимаются при температуре .

Тогда:

Отсюда:

Аналогично для нижней части колонны находим:

Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

где Т – средняя температура в соответствующей части колонны; Р – абсолютное давление в колонне.

Тогда в верхней части колонны равен:

Для нижней части:

Вычисляем коэффициенты массоотдачи.

Для верхней части колонны:

в жидкой фазе

м/с

в паровой фазе

м/с

Для нижней части колонны:

в жидкой фазе

м/с

в паровой фазе

м/с

Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на :

для верхней части колонны

для нижней части колонны

Коэффициент массоотдачи вычисляем по коэффициентам массоотдачи в верхней части колонны:

Находим общее число единиц переноса на тарелку:

Находим локальную эффективность:

Определяем фактор массопередачи для верхней части колонны:

Определим величину :

Для колон диаметром более 600 мм с ситчатыми и клапанными тарелками отсутствуют надежные данные по продольному перемешиванию жидкости, поэтому с достаточной степенью приближения можно считать, что одна ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости , равной 300 – 400 мм.

Примем мм и определим число ячеек полного перемешивания S как отношение длины пути жидкости на тарелке к длине . Определим длину пути жидкости как расстояние между переливными устройствами:

м

Тогда число ячеек полного перемешивания на тарелке равно:

Определяем эффективность по Мерфри с учетом перемешивания на тарелке :

Определяем эффективность по Мерфри с учетом байпасирующего потока жидкости :

Зная эффективность по Мерфри можно определить концентрацию пара на выходе с тарелки из соотношения:

где и - концентрация пара соответственно на входе тарелки и равновесная с жидкостью на тарелке.

Действительная концентрация пара будет отличатся от , вычисленной по значениям , вследствие явления обратного перемешивания жидкости в колонне, вызванного брызгоуносом. Влияние брызгоуноса может быть учтено соотношением:

где - действительная концентрация пара на выходе из тарелки (ордината точки на кинетической линии); - состав жидкости на тарелке; - относительный унос жидкости.

По уравнению:

определим :

Определим коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара:

Откуда:

Определим высоту сепарационного пространства:

где - межтарельчатое расстояние; - высота барботажного слоя (пены).

м

Тогда:

м

и

При таком значение комплекса унос кмоль/кмоль.

Тогда:

Аналогичным образом подсчитываем для других составов жидкости. По полученным значениям на диаграмме наносим точки, по которым проводим кинематическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинематической линиями определяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части и нижней (исчерпывающей) части колонны. Общее число действительных тарелок равно:

Высоту тарельчатой ректификационной колонны определяют по формуле:

где - расстояние между тарелками; и - расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой.

Рис. 4 Диаграмме . 1 – линия равновесия; 2 – кинетическая линия; 3,4 – рабочие линии.

м