3.10 Расчет основных размеров колонны

3.10.1 Расчет диаметра колонны

Внутренний диаметр колонны можно определить из формулы:

где

– наибольший секундный объем паров, проходящих через сечение колонны;

–допускаемая скорость паров в полном (свободном) сечении колонны.

а) определение наибольшего секундного объема паров

Наиболее нагруженным по парам является верхнее сечение колонны. Найдем объем паров на верху колонны по формуле:

где

– часовое количество паров на верху колонны, равное:

где

– производительность колонны по сырью, кг/час;

– средняя молекулярная масса сырья.

Определим коэффициент сжимаемости Z.

Так как на верху колонны пары практически полностью состоят из пропана, поэтому коэффициент сжимаемости определим для пропана. Критическая температура пропана Т_кр=369,8 К, критическое давление пропана Р_кр=4,21*10⁶ Па, температура паров Т₂=293 К [9].

Приведенная температура пропана:

Приведенное давление:

По графику Z=0,77.

Определяем :

б) определение допустимой скорости паров в полном (свободном) сечении колонны по формуле:

где

U – массовая скорость паров, кг/(м²*час);

и – плотность паров и жидкости на верху колонны, кг/м³;

С – коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками.

Поскольку дистиллят практически состоит из пропана, найдем плотность пропана в жидком и парообразном состоянии при температуре на верху колонны:

= 0,0339 г/см³=34 кг/м³;

= 0,460 г/см³=460 кг/м³.

Принимая расстояние между тарелками 400 мм, определим значение с=540.

в) определение линейной скорости паров

линейная скорость паров может быть определена по формуле:

г) определение диаметра колонны

Принимаем ближайший диаметр

2. Расчет толщины стенки цилиндрической части (корпуса) колонны

Толщина стенки цилиндрической части (корпуса) колонны ,мм:

= +с,

где

- давление в колонне, =1,5 МПа;

R - радиус цилиндрической части, R= 300 мм;

K - коэффициент запаса прочности конструкции

[ ] - допускаемое напряжение на растяжение для материала обечайки, [ ] =300 кг/см²;

- коэффициент прочности сварного шва, =0,85;

с - запас на коррозию металла, с = 3 мм.

= +3=9,17 мм

Принимаем толщину стенки цилиндрической части корпуса =10 мм.

2. Расчет эллиптического днища

Наиболее распространенной формой днищ и крышек является эллиптическая форма с отбортовкой на цилиндр (рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Днище эллиптическое с отбортовкой

Толщина стенки эллиптического днища s, мм:

_+с,

где - радиус днища, =300 мм.

= +3=9,2 мм.

Принимаем толщину стенки эллиптического днища =10 мм.

Глубина эллиптического днища Н, мм,

Высота h=25 мм по справочным данным [11].

2. Определение количества тарелок

В результате расчетных данных было определено количество теоретических тарелок:

• в укрепляющей части N_укр=10;

• в отгонной части N_отг=7.

С учетом средней эффективности работы ситчатых тарелок 60%, количество практических тарелок ректификационной колонны будет равно:

С учетом того, что в аппарате будут установлены решетчато-ситчатые струйные трехслойные пакетные провальные тарелки, то количество таких тарелок будет равно 28/3≈10 тарелок.