4.2.Определение скорости пара и диаметра колонны

Средние концентрации жидкости:

а) верх колонны

₁₁

б) Низ колонны:

14

( Приложение 2)

Средние концентрации пара (по уравнениям рабочих линий):

а) верх колонны

б) Низ колонны:

Находим средние температуры пара и по диаграмме температура-состав, состав (t-x,y) которую мы строим по равновесным данным (табл. 3.1).

Средние температуры пара:

= 68,0 °С;

= 74,9 °С.

Находим температуры флегмы( ) и кубовой жидкости( ) по диаграмме t-x,y:

=97,9 100 °С;

=5,7 114 °С.

Средние мольные массы пара:

а) верх колонны

г/моль

12

14

15

15

15

15

15

б) низ колонны:

,3г/моль

Определяем средние плотности пара:

а) верх

кг/м³;

б) низ

кг/м³;

Средняя плотность пара в колонне:

кг/м³;

Находим температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме t-x,y

при X_D и X_W:

64,9 °С; 77,7 °С.

а) плотность жидкого НК при 64,9 °С; = 750,8 кг/м³ [2, с. 404]

б) плотность жидкого ВК при 77,7 °С; = 763,4 кг/м³ [2, с.408]

Средняя плотность жидкости в колонне:

кг/м³;

Максимально допустимую скорость пара по колонне можно определить по формуле [2, с. 322]: .

Коэффициент С_max вычисляем по формуле [9, с. 515]:

С_max=[0,1k₁k₂ - k₃ (q - 35)] где:

Н – межтарельчатое расстояние, принимаем Н=0,4 м;

13

q – линейная плотность орошения, то есть отношение объемного расхода жидкости к периметру слива П (длине сливной планки); q = q₀ =10-25 м²/ч, принимаем q=15 м²/ч;

k₁ = 1,15,

k₂ = 1 при атмосферном и повышенном давлениях,

k₃ = 0,34·10^-3.

С_max=

= м/с.

Определяем мольную массу дистиллята:

кг/кмоль.

Средняя температура пара в колонне:

Объемный расход пара в колонне:

/с.

Вычисляем диаметр колонны:

м

Выбираем ближайший больший диаметр колонны D = 1800 мм [3, с.197]

Тогда фактическая скорость:

Определяем периметр слива П:

П = (0,7÷0,75) D;

П = 0,75 1,8 = 1,35 м;

Определяем ширину сливной планки:

b= м

14

Длинна пути жидкости на тарелки:

Определяем среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны:

г/моль.

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

Линейная плотность орошения в верхней части колонны:

Значение входит в принятый диапазон, следовательно, принятый диаметр 1800 мм подходит.

15

15 4.3.Определение числа тарелок и высоты колонны.

Строим рабочую диаграмму процесса ректификации y-x, т.е., чертим равновесную и рабочие линии процесса. Вписываем прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале х=x_W-x_D. Получаем число теоретических тарелок в верхней и нижней части колонны: n´_Т и n"_T . ( Приложение 3)

n´_Т = 10 и n"_T = 24, всего 24 ступеней.

Находим по справочнику значения давлений насыщенного пара компонентов:

=1,68 Па; =6,8 Па [2, с. 404,405]

;

и коэффициент динамической вязкости жидкой смеси µ при средней температуре в колонне :

; ; [2, с. 407, 408]

, где

= (0,750+0,289) / 2 = 0,52;

;

Определяем произведение:

19

Находим по рис. 7.4. [2, с. 323] средний КПД тарелок

16

По рис. 7.5. [2, с. 324] находим поправку на длину пути _Δ,

_Δ = 0,07;

Вычисляем число действительных тарелок в верхней и нижней частях колонны:

;

.

Общее число тарелок в колонне:

= 12+17 = 29.

С запасом 15%-20% = 1,20·29 = 34,8;

Примем общее количество тарелок 35, в том числе в верхней части колонны и в нижней части колонны . Так как тарелки нумеруются снизу вверх, то номер тарелки питания равен 20.

Высота тарельчатой части колонны:

= (35-1)·0,4 = 13,6 м.