Определение числа тарелок и высоты

Строим рабочую диаграмму процесса ректификации y-x т.е. чертим равновесную и рабочие лини процесса.

Вписываем прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале (x_w - x_d) (приложение, рис 3). Получаем число теоретических тарелок в верхней и нижней частях колонны:

Находим по справочникам коэффициент относительной летучести компонентов

= 1516 мм.рт.ст. [3,с 565]

= 279 мм.рт.ст. [3,с 565]

Средняя концентрация жидкости в колонне:

Коэффициент динамической вязкости жидкости смеси при средней температуре в колонне:

[3, с 516]

[3, с 517]

Вязкость жидкой смеси находим по формуле:

Вычисляем произведение:

Находим по рис.7.4 [3, с. 323] средний КПД тарелок:

Длина пути жидкости на тарелке:

l=D-2^. b=0,6-2 ^. 0,1009=0,3982м

Так как l = 0,3982, то =0[3, с 324, рис 7.5]

=0,4400∙(1+0)=0,44

Вычисляем число действительных тарелок в верхней и нижней части колонны:

Общее число тарелок в колонне с запасом:

_{Тарелка питания – 6 тарелка.}

Высота тарельчатой части колонны:

=(12-1)·0,3=3,3 м.

Гидравлический расчет колонны

Гидравлическое сопротивление тарелки равно сумме потерь напора на сухой тарелке и в слое жидкости:

, Па

а) верхняя часть колонны:

Потеря напора на неорошаемой тарелке:

-коэффициент сопротивления, для клапанной тарелки при полностью открытом клапане

где f=0,1-доля свободного сечения тарелки [5, с. 222]; -средняя плотность пара в верхней части колонны

Потеря напора в слое жидкости

-высота сливной планки принимаем м

-подпор жидкости при прямой сливной планке:

-объемный расход жидкости в верхней части колонны, м³/ч

-средняя плотность жидкости в верхней части колонны, кг/м³

Фрагмент колонны:

Н – межтарельчатое расстояние; h_п – высота сливной планки; b – максимальная ширина сливного кармана; у – вылет ниспадающей струи; ∆ - градиент уровня жидкости; ∆h – подпор жидкости над планкой; h – высота слоя не вспененной жидкости.

Вычисляем сопротивление орошаемой тарелки:

б) нижняя часть колонны:

Сопротивление сухой тарелки:

Средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны:

Средняя мольная масса питания:

Объемный расход жидкости в нижней части колонны:

Подпор жидкости над сливной планкой:

Сопротивление слоя жидкости на тарелке:

Сопротивление орошаемой тарелке:

Суммарное сопротивление всех тарелок:

Проверка работоспособности тарелок

Она проводится по величине межтарельчатого уноса жидкости или по пропускной способности переливного устройства.

Тарелка работает устойчиво при

-высота слоя вспененной жидкости в переливном кармане, м; -вылет ниспадающей струи, м; -максимальная ширина переливного кармана, м.

- относительная плотность вспененной жидкости для слабо- и средне-вспенивающихся жидкостей приняли равным -высота слоя невспененной жидкости в сливном устройстве:

∆ - градиент уровня жидкости, для клапанных тарелок принимаем ∆ = 0,005[9, с. 287];

сопротивление движению жидкости в перетоке:

-скорость жидкости в минимальном сечении переливного кармана:

для средне- и слабопенящихся жидкостей;

-скорость всплывания пузырей грибообразной форм:

-средний коэффициент поверхностного натяжения жидкости при средней температуре в колонне:

- для ацетона при t_СР= 78,57⁰С, [4, с 526]

- для толуола при t_СР= 78,57⁰С, [4, с. 527]

Вылет струи:

м

Рабочая скорость пара в отверстии тарелки не должна быть меньше минимальной скорости пара в отверстии тарелки, обеспечивающей беспровальную работу клапанной тарелки:

14,48 >3,22 м/с

0,446<0,4+0,05 (0,446<0,45)

0,0331<0,1009

Т.к. условие выполняется, тарелки работают устойчиво.