ПАХТ / ПАХТ - Курсовое проектирование / Курсовой проект №Р30-16
.pdf
|
В |
Н |
|
|
С |
|
|
|
|
||
ср в колонне |
|
|
|
||
Паросодержание барботажного слоя .
Для верхней части колонны
Для нижней части колонны:
2.5 Коэффициенты массопередачи и высота колонны
Коэффициент массоотдачи для верхней части колонны в жидкой фазе:
|
|
В |
|
|
|
|
|
В |
В |
В |
В |
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м с Коэффициент массоотдачи для верхней части колонны в паровой фазе:
21
|
|
т |
|
|
|
В |
В |
В |
В |
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
В |
В |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
м с Коэффициент массоотдачи для нижней части колонны в жидкой фазе:
|
|
Н |
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
Н |
Н |
Н |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Н |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м с Коэффициент массоотдачи для нижней части колонны в паровой фазе:
|
|
т |
|
|
Н |
|
|
|
Н |
|
|
Н |
Н |
|
|
||
|
|
Н |
|
Н |
Н |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
м с
Вязкость паров для верхней части колонны при средней температуре
100,65˚С:
где |
и |
– вязкость паров воды и уксусной кислоты при средней |
||
температуре верхней части колонны, |
; |
– средняя концентрация |
||
паров. |
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
Вязкость паров для нижней части колонны при средней температуре
106,8˚С:
где |
и |
– вязкость паров воды и уксусной кислоты при средней |
||
температуре нижней части колонны, |
; |
– средняя концентрация |
||
паров. |
|
|
|
|
|
Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t (в С): |
|||
Коэффициент диффузии в верхней части колонны в жидкости при 20 С:
где А и В – коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и
растворителя; |
, |
– мольные объёмы компонентов в жидком состоянии |
||
при температуре кипения, |
. |
|
||
Коэффициент диффузии в нижней части колонны в жидкости |
при |
|||
20 С: |
|
|
|
|
|
|
|
23 |
|
Температурный коэффициент b:
Коэффициент диффузии в паровой фазе:
где Т – средняя температура в соответствующей части колонны, К; Р – абсолютное давление в колонне, Па.
Плотность орошение:
24
Пересчёт коэффициентов массоотдачи на кмоль м с .
Для верхней части колонны:
В
В МВ
В
В МВ
Для нижней части колонны:
Н
Н МН
Н
Н МН
кмоль м с
кмоль м с
кмоль м с
кмоль м с
Коэффициенты массоотдачи, рассчитаны по средним значениям скоростей и физических свойств паровой и жидкой фаз, постоянны для верхней и нижней частей колонны. Коэффициент массопередачи – величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, то есть от коэффициента распределения. Для определения данных, по которым строится кинетическая линия, необходимо вычислить несколько значений
коэффициента массопередачи в интервале изменения состава жидкости от
до ( ).
Пусть х=0,5425. Коэффициент распределения компонента по фазам
(тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) m=0,665.
25
|
Диаграмма У-Х, изображение рабочих линий при действительном флегмовом числе |
||||||||||
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уp |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У*F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m.y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У - пар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 m.x 0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
|
|
Xw |
|
|
|
Х - жидкость |
|
|
XF |
Хр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рисунок 10 – Диаграмма У-Х с изображением коэффициента распределения |
|||||||||||
компонента по фазам (тангенс угла наклона равновесной линии в точке x) |
|||||||||||
Доля байпасирующей жидкости для ситчатых тарелок при факторе
скорости т принять = 0,1.
Для колонн диаметром более 600 мм с ситчатыми тарелками отсутствуют надёжные данные по продольному перемешиванию жидкости,
поэтому с достаточной степенью приближения считать, что одна ячейка
перемешивания соответствует длине пути жидкости l = 300 – 400 мм.
Принять l = 350 мм и определить число ячеек полного перемешивания
S как отношение длины пути жидкости на тарелке т к длине l. Определить
длину пути жидкости |
т как расстояние между переливными устройствами: |
||||
т |
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
||
Число ячеек полного перемешивания на тарелке:
26
т
Относительный унос жидкости e в тарельчатых колоннах определяется скоростью пара, высотой сепарационного пространства и физическими свойствами жидкости и пара. Нет надёжных зависимостей, учитывающих влияние физических свойств потоков на унос, особенно для процессов ректификации. Унос можно оценить с помощью графических данных – унос на тарелках является функцией комплекса т Нс . Коэффициент m,
учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара:
|
|
|
|
|
В |
|
|
В |
В |
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где – поверхностное натяжение воды и уксусной кислоты при средней температуре в верхней части колонны.
Высота сепарационного пространства равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью тарелки, расположенной выше:
Нс Н |
п |
|
где Н – межтарельчатое |
расстояние, м; п |
– высота |
барботажного слоя (пены), м. |
|
|
В соответствии с каталогом для колонны диаметром 2800 мм расстояние Н = 0,5. Высота сепарационного пространства в нижней части
колонны меньше, чем в верхней, поэтому |
п для низа колонны: |
|
|
|
п |
м |
|
т |
Нс |
|
|
При таком значении комплекса т |
Нс унос е = 0,15 |
. |
|
27
Рисунок 11 – Зависимость относительного уноса жидкости е от комплекса т Нс для тарелок различных конструкций: 1 – колпачковая; 2
– ситчатая; 3 – провальная решётка; 4 – клапанная балластная Определение концентрации легколетучего компонента в паре на
выходе из тарелки к:
|
|
|
|
|
ЕМ |
|
|
к |
н |
н |
||||||
где н и |
– концентрация соответственно легколетучего компонента в паре |
|||||||||||||||
на входе в тарелку и равновесная с жидкостью на тарелке. |
||||||||||||||||
к |
н ЕМ |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
28
исчерп
Е
|
|
|
К |
М |
|
|
т |
В |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
к |
н ЕМ |
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ЕМ |
|
|
|
|
|
|
ЕМ |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЕМ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
исчерп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
М |
т |
В |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
к |
|
н ЕМ |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
В
исчерп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
М |
|
т |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ЕМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
к |
|
н |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
исчерп
Е
К М т В
К
к |
н ЕМ |
н |
30