6. Расчёт высоты колонны

6.1 Высота светлого слоя жидкости

Высоту светлого слоя жидкости h₀для ситчатых тарелок находят по уравнению:

где ,

Для верхней части колонны:

Вязкость смеси найдем по уравнению:

Для нижней части колонны:

Вязкость смеси найдем по уравнению:

6.2 Коэффициенты массопередачи и высота колонны

Коэффициенты диффузии в жидкости при температуре tнаходят по формуле:

, при 20 ⁰С

Для верхней части колонны:

При 20 ^оС

Для нижней части колонны:

Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Вычислим коэффициенты массоотдачи:

Для верхней части колонны:

,

где - плотность орошения (скорость жидкости)

м /c

- динамический коэффициент вязкости паровой смеси

5,89 м/с

Для нижней части колонны:

м /c

Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на кмоль/м²с:

Для верхней части:

Для нижней части:

6. 3. Расчёт высоты сепарационного пространства :

Высота барботажного слоя равна h_п=ho/ ( -ξ)

h_пв= 0,0237/(1- 0,599) = 0,059 м

h_пн= 0,023/ (1-0,604 ) = 0,058 м

Расстояние между тарелками h= 500 мм

Высота сепарационного пространства

для верхней части колонны :

h_c= 0.5-0.059 = 0.441 м.

брызгоунос:

e= 0.000077*(73/σ_в)*(w/h_c)^3/2= 0,00089 кг жидкости / кг пара = 0,00093 кмоль жидкости / кмоль пара.

для нижней части колонны :

h_c= 0.45 - 0.058 = 0.392 м.

брызгоунос :

e= 0.000077*(73/σ_в)*(w/h_c)^3/2= 0,00092 кг жидкости / кг пара = 0,00096 кмоль жидкости / кмоль пара.

6. 4. Расчёт кинетической кривой :

Для колонн с ситчатыми тарелками отсутствуют надёжные данные по продольному перемешиванию жидкости ,поэтому с достаточной степенью приближения можно считать , что одна ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости l= 350 мм.

Определим длину пути жидкости l_ткак расстояние между переливными устройствами :

l_т= (D²-b²)^0.5= ( 0,4²-0,23²) = 0,107м.

S= 0,107/0.35 = 0,306

Фактор массопередачи для укрепляющей части равен :

λ=m(R+1)R

Фактор массопередачи для исчерпывающей части равен :

λ=m(R+1)/(R+f)

где f- число киломолей питания на 1 киломоль дисстилата :f= (x_p-x_w)/(x_f-x_w) = 3,121

Примем долю байпасирующей жидкости θ = 0,1

Эффективность тарелки по Мэрфри рассчитываем по следующим формулам :

B=λ*(E_y+e/m)/(1-θ)(1+e*λ/m);

E”_My=(E_y/B)*[(1+B/S)^s-1];

E’_My= E”_My/(1+ λ*θ* E”_My /(1-θ));

E_My= E’_My /(1+ e*λ* E’_My/ [m(1- θ)]);

Порядок расчета кинетической кривой

Коэффициент массопередачи , отнесенный к единице рабочей площади тарелки, вычисляется по формуле

,

где – коэффициент распределения компонента по фазам в условия равновесия, определяется как тангенс угла наклона равновесной линии в точке касания.

Число единиц переноса по паровой фазе на тарелке :

.

Локальная эффективность связана сследующим соотношением:

.

Коэффициент вычисляем по формуле:

,

где - фактор массопередачи, для исчерпывающей части колонны

, для укрепляющей части колонны ;

- доля байпасирующей жидкости, примем θ = 0,1.

Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом доли байпасирующей жидкости определяем по уравнению

.

Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом межтарельчатого уноса жидкости определяем по уравнению

Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом продольного перемешивания жидкости определяем по уравнению

.

С другой стороны . Отсюда:

Результаты расчета параметров, необходимых для построения кинетической линии, приведены ниже:

Параметр	Нижняя (исчерпывающая) часть				Верхняя (укрепляющая) часть
	0,05	0,15	0,3	0,4	0,5	0,6	0,75	0,9
	0,658276	0,553077	0,410118	0,370914	0,352222	0,324316	0,298901	0,274467
	0,008981	0,009129	0,00934	0,009399	0,011509	0,011546	0,01158	0,011614
	0,317206	0,322459	0,329882	0,331978	0,406495	0,407818	0,40903	0,410202
	0,271819	0,275634	0,280991	0,282497	0,334019	0,3349	0,335706	0,336484
	1,144089	0,961251	0,712788	0,644651	0,518673	0,435783	0,323142	0,292253
	0,358618	0,308345	0,237721	0,217871	0,205827	0,174742	0,131129	0,11982
	0,305607	0,304935	0,303845	0,303509	0,35746	0,354786	0,350593	0,350102
	0,294179	0,295317	0,296705	0,297051	0,350245	0,348794	0,346235	0,346167
	0,292517	0,293642	0,295015	0,295357	0,348249	0,346987	0,344801	0,344755
	0,071088	0,232896	0,491053	0,628396	0,721119	0,781229	0,857412	0,937066

Взяв отсюда значения и, наносят наx-y-диаграмму точки, по которым проводят кинетическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями в интервалах концентраций отдоопределяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) частии в интервалах отдо- число действительных тарелок для нижней (исчерпывающей) части колонны. Общее число действительных тарелок

.

Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по формуле ,

где - расстояние между тарелками, м;

,- расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м;

- расстояние для люка, м.