2. Нижняя часть колонны

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

; ;

;

— диаметр отверстий;

— мольная масса питания;

, ;

Сопротивление парожидкостного слоя равно:

.

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h = 0,5 м необходимое условие для нормальной работы тарелок:

Для тарелок нижней части колонны, т.к. у них гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок верхней части:

, вышеуказанное условие соблюдается [3, 354 – 355].

4. Определение числа тарелок и высоты колонны

Наносим на у–х диаграмму рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации .

В верхней части колонны ; в нижней части — всего 8 ступеней.

Для определения среднего к.п.д. тарелок η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов и динамический коэффициент вязкости исходной смеси μ при средней температуре в колонне .

По номограмме [3, стр. 565, рис. XIV]:

P_мет = 1200 мм. Рт. ст.

P_вода = 340 мм. Рт. ст.

Тогда

По номограмме [3, стр. 523, рис. V]:

μ_мет = 0,36 мПа∙с

μ_вода = 0,3275 мПа∙с

Тогда:

По графику [3, стр. 323, рис 7.4] находим η = 0,46.

Длина пути жидкости по тарелке:

По графику [3, стр. 329, рис 7.5] находим значение поправки на длину пути ∆ = 0,085. Средний к.п.д. тарелок:

Число тарелок:

В верхней части колонны:

В нижней части колонны:

Общее число тарелок n = 16, с запасом n = 20 из них в верхней части колонны 10 и в нижней части колонны 10 тарелок.

Высота тарельчатой части колонны:

Расстояние между днищем колонны и нижней тарелкой, а также, между верхней тарелкой и крышкой колонны определим исходя из необходимости равномерного распределения фаз по поперечному сечению колонны. Обычно это расстояние принимают равным

Для моего варианта: . Примем

Тогда общая высота колонны составит:

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

5. Тепловой расчет установки

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара находим по уравнению:

Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при ; ; ; температура кипения исходной смеси найдена по диаграмме t–x,y.

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

берем при средней температуре:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

Расход греющего пара, имеющего давление 4 кгс/см² и влажность 5%

1). В кубе-испарителе

2). В подогревателе исходной смеси

Всего: 2,1 + 0,43 = 2,53 кг/с = 9,1 т/ч

Расчет охлаждающей воды при нагреве ее на 20 ⁰С:

1). В дефлегматоре:

2). В водяном холодильнике дистиллята:

3). В водяном холодильнике кубового остатка:

Всего: 0,0498 + 0,00112 + 0,00927 = 0,0602 м³/с = 217 м³/ч