2.4.1 Расчет верхней части колонны

Определяются средние составы по НКК для жидкости и пара в укрепляющей части колонны:

где 0,89 – состав пара в точке В₀ на рабочей линии, соответствующей составу исходной

смеси х_F, мольные доли (ордината точки В₀ на рабочей линии, построенной для R_опт).

На диаграмме t – x, y (см. приложение 2) находим температуры жидкости и пара:

для жидкости х₁ = 0,87, t = 82,5 ⁰С;

для пара у₁ = 0,925, t = 84 ⁰С.

Средняя молекулярная масса смеси паров при у₁ = 0,925 по формуле (37):

M_ср = М₁ ∙ у₁ + М₂ ∙ ⁽1 – у₁⁾ = 78,114 ∙ 0,925 + 92,141 ∙ ⁽1 – 0,925⁾ = 79,16 кг/кмоль

Плотность пара по формуле (36):

Тогда секундный расход пара по формуле (35):

Плотность жидкости в верхней части колонны по формуле (42):

ρ_ж = ρ₁ ∙ х₁ + ρ₂ ∙ ⁽1 – х₁⁾ = 811,3 ∙ 0,87 + 807,4 ∙ ⁽1 – 0,87⁾ = 810,8 кг/м³,

где 811,3 г/м³ – плотность бензола при t = 82,5 ⁰С;

807,4 кг/м³ – плотность толуола при t = 82,5 ⁰С.

Тогда расход жидкости по формуле (41):

Для определения высоты жидкости над сливным порогом (формула 40) зададимся длиной порога b = 0,82 м:

Высота слоя жидкости на тарелке при высоте порога h_пор = 0,04 м по формуле (39):

h_Ж = h _пор + Δ h = 0,05 + 0,03 = 0,08 м.

Скорость паров в свободном сечении верхней части колонны по формуле (38) при h_T = 0,4 м:

Тогда диаметр верхней части колонны по формуле (34):

2.4.2 Расчет нижней части колонны

Определяются средние составы по НКК для жидкости и пара в исчерпывающей части колонны:

где 0,89 – состав пара в точке на рабочей линии, соответствующей составу исходной смеси, мольные доли.

На диаграмме t – x, y (см. приложение 2) находим температуры жидкости и пара:

для жидкости х₂ = 0,4, t = 95 ⁰С;

для пара у₂ = 0,455, t = 100 ⁰С.

Средняя молекулярная масса смеси паров при у₂ = 0,455 по формуле (37):

M_ср = М₁ ∙ у₂ + М₂ ∙ ⁽1 – у₂⁾ = 78,114 ∙ 0,455 + 92,141 ∙ ⁽1 – 0,455⁾ = 85,76 кг/кмоль.

Плотность пара по формуле (36):

Тогда секундный расход пара по формуле (35):

.

Плотность жидкости в нижней части колонны по формуле (42):

ρ_ж = ρ₁ ∙ х₂ + ρ₂ ∙ ⁽1 – х₂⁾ = 798,4 ∙ 0,4 + 795 ∙ ⁽1 − 0,4⁾ = 796,36 кг/м³,

где 798,4 кг/м³ – плотность бензола при t = 95 ⁰С;

795 кг/м³ – плотность толуола при t = 95 ⁰С.

Тогда расход жидкости по формуле (43):

Для определения высоты жидкости над сливным порогом (формула 40) зададимся длиной порога b = 0,82 м:

Высота слоя жидкости на тарелке при высоте порога h_пор = 0,04 м по формуле (39):

h_Ж = h _пор + Δ h = 0,04 + 0,06 = 0,1 м.

Скорость паров в свободном сечении нижней части колонны по формуле (38) при h_T = 0,4 м:

Тогда диаметр нижней части колонны по формуле (34):

Средний расход пара в колонне равен:

Тогда средняя скорость паров в свободном сечении колонны:

Диаметр колонны .

Примем диаметр колонны D = 2,8 м типа КСС с ситчатыми тарелками по ОСТ 26-805-73 с типом тарелок ТС-Р (см. таблицу 5).

Таблица 5.

D, мм	Тип тарелки	Свободное сечение fк, м2	Рабочее сечение fт, м2	Диаметр отверстия, d0 мм	Шаг t, мм	Сечение перелива fcy, м2
2 800	ТС-Р	6,16	5,64	4	11	0,26

Доля свободного сечения ситчатых тарелок рассчитывается по уравнению:

где f_т – рабочее сечение тарелки, м²;

f_су – площадь сливных устройств, м²;

k₁ – эмпирический коэффициент (при размещении отверстий по вершинам треугольников k₁ = 0,9);

d₀ – диаметр отверстия, мм;

t – шаг между отверстиями, мм.