3.3. Определение минимального флегмового числа

Графический способ

Для определения минимального флегмового числа графическим способом нам необходим график Y-X равновесия системы хлороформ – этанол. Рассмотрим для начала решение с точки зрения теории. На рисунке 3.3. представлена диаграмма Х-У.

Нам необходимо отсечь на оси ординат отрезок равный В.

Откуда мы выражаем

3.4. Расчёт уравнений рабочих линий колонны

Уравнение рабочей линии верхней (укрепляющей) части колонны:

Уравнение рабочей линии нижней (исчерпывающей) части колонны (при условии, что доля пара в питании ):

Для

Точка пересечения рабочих линий:

3.5. Определение рабочего флегмового числа

По рассчитанным в разделе 3.4 данным производится построение рабочих линий колонны при разных β и графическое определение числа теоретических тарелок (рис. 3.3), а также приложение на листе формата А2.

Результаты сведены в таблицу:

B	R	N	N(R+1)
0,408	0,738	9	15,640
0,356	0,992	7	13,941
0,301	1,355	6	14,133
0,248	1,859	6	17,153
0,196	2,617	6	21,704

Рабочее флегмовое число колонны: .

Уравнения рабочих линий и точка их пересечения:

Рис. 3.3. К определению рабочего флегмового числа.

3.6. Расчёт средних массовых потоков жидкости и пара

Средний массовый поток жидкости верхней («в») части колонны:

Средний массовый поток жидкости нижней («н») части колонны:

Средний массовый поток пара верхней части колонны:

Средний массовый поток пара нижней части колонны:

3.7. Расчёт допустимой скорости пара и диаметра колонны

Условно принимаем скорость пара в колонне . Тогда диаметр колонны определяется из уравнения:

(3.1)

где: – плотность смеси паров, .

Ряд стандартных диаметров колонных аппаратов для химической промышленности [1]: 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,2; 2,6; 3,0 м.

По Приложению 5.1 [1] выбирается подходящий тип контактных элементов, и уточняется скорость пара в рабочем сечении тарелок:

Для данной скорости пара уточняется диаметр колонны по формуле 3.1 и из таблицы 3.2 выбирается величина расстояния между тарелками ( ).

Таблица 3.2. Зависимость расстояния между тарелками от диаметра колонны.

D, m	<0.8	0.8-1.6	1.6-2	2.2-2.4	>2.4
ΔH, m	0.2-0.35	0.35-0.4	0.4-0.5	0.5-0.6	>0.6

Далее уточняется допустимая скорость пара с учётом расстояния между тарелками по формулам:

(3.2)

(3.3)

(3.4)

где: - эмпирические константы,

– величина поверхностного натяжения, .

По уточнённому значению скорости пара вновь рассчитывается диаметр колонны по ф. 3.1.

Верхняя часть колонны

Средняя температура:

Величина определяется по T-Y,X диаграмме (рис. 3.2):

Величина определяется по T-Y,X диаграмме при условии, что :

Определение средней плотности жидкости ( ) при средней температуре и мольных долях компонентов (см. прил. 1,2):

Для плотности пара при рабочих условиях:

где: – давление в колонне (

– универсальная газовая постоянная (

(см. разд. 3.5)

Расчёт среднего поверхностного натяжения (см. приложение 1):

По ориентировочной скорости пара и ф. 3.1 рассчитываем ориентировочный диаметр верхней части колонны:

Из стандартного ряда колонного оборудования выбираем: .

В качестве контактных элементов по условию выбираем из Прил. 5.2 [1] ситчатые тарелки типа ТКП с характеристиками:

и рабочим сечением .

Для данного рабочего сечения скорость пара на тарелке равна:

Диаметр колонны для данной скорости пара:

Из таблицы 3.2 при .

Выбираем и уточняем скорость пара по формулам 3.2-3.4:

Уточняем диаметр по ф.3.1:

Данный диаметр удовлетворяет конструкции выбранных тарелок и для него по табл. 3.2 также подходит , следовательно принимаем для верха колонны: (по диаметру тарелок).

Нижняя часть колонны

Средняя температура:

Величина определена по T-Y,X диаграмме (рис. 3.2).

Расчёт средней плотности жидкости ( ) при средней температуре и мольных долях компонентов (см. приложение 1):

Для плотности пара при рабочих условиях:

(см. разд. 3.5)

Расчёт среднего поверхностного натяжения (см. приложение 1):

По ориентировочной скорости пара и ф. 3.1 рассчитываем ориентировочный диаметр нижней части колонны:

Из стандартного ряда колонного оборудования выбираем: .

В качестве контактных элементов выбираем из Прил. 5.2 [1] ситчатые тарелки типа ТКП с характеристиками:

и рабочим сечением .

Для данного рабочего сечения скорость пара на тарелке равна:

Диаметр колонны для данной скорости пара:

Из таблицы 3.2 при .

Выбираем и уточняем скорость пара:

Уточняем диаметр по ф.3.1:

Данный диаметр удовлетворяет конструкции выбранных тарелок и для него по табл. 3.2 также подходит , следовательно принимаем для низа колонны: (по диаметру тарелок).