Ентальпія і температура сировини на вході в колону

Ентальпія сировини, що подається в колону визначається із рівняння тепkjdjuj балансу всієї колони:

(9)

де q_G-шукана ентальпія сировини, кДж/кг; q_D-ентальпія пари верхнього продукту колони - розчинника при T_D=550,5 К, і_D-ентальпія перегрітої водяної пари.

Будемо вважати, що тоді:

По ентальпії сировинb визначимо його температуру, вважаючи сировину чистим рафінатом. Температура сировини на вході в колону має бути T_c=T_D=550,5K. Це пояснюється тим, що в секції живлення відганяється від сировини лише незначна доля розчинника (e=0,003).

Діаметр колони .

Для розрахунку діаметра колони використаємо формулу (рисунок 4.2 ):

(10)

де D_в-внутрішній діаметр колони, м; D – кількість верхнього продукту, кг/год, Z – кількість водяної пари, кг/ год, U – допустима швидкість парів в повному (вільному) перерізі колони, кг/(м²год).

У зв'язку з тим, що навантаження по рідині дає відносно менший вплив на роботу колони, чим парова, допустиму швидкість парів визначимо по формулі Саудерса та Брауна. Виберемо тарілки з круглими ковпачками Відстань між тарілками h=400мм.

Найдемо допусти му передню швидкість парів :

(11)

де c=450 – коефіцієнт; р_п та р_р - густина відповідно парів та рідини для розрахункового перерізу колони, кг/м³.

Розрахунковим перерізом в колоні буде її верхній переріз, оскільки за одиницю часу через нього проходить найбільший об'єм пари. Температура в цьому перерізі Т=550,5 К. Визначимо попередньо середню молекулярну масу парів на верху колони, знаючи, що за 1 год через цей переріз проходить 800 кг розчинника який містить 50 масс.% фенолу та 50 мас. % крезолу і 800кг водяного пару.

Отримаємо:

де М_ф=94 - молекулярна маса фенолу; Мк=108-молекулярна маса крезолу.

Густина парів при тиску в колоні П=101300 Па і Т=550,5 К визначається по формулі:

Густина рафінату при 550,5 К дорівнює р-720 кг/м³. Тоді

Діаметр колони:

Вибираємо відповідно з існуючими нормалями Dв=1m. Перевіряємо отриманий діаметр по рідкому навантаженні Приймемо для тарілки сегментну зливну перегородку Визначимо висоту підпору на зливній перегородці:

(12)

де К₁-безрозмірний коефіцієнт, що враховує: зміну швидкості і звуження потоку рідини в результаті стискування його стінками, при підході до зливної перегородки 1,17; V-об'єм рідини, що перетікає з тарілки на тарілку, Lзл,- довжина зливної перегородки, дорівнює

(13)

В нашому випадку:

Приймемо L_зп=0,8; D_в=0,8*1=0,8 м. Величина К₁=1,17 при L₀/D_в=0,8 м.

Підставляючи числові значення в формулу, знайдемо

Висота зливної перегородки L_зп для колон, подібних заданій коливається в межах 50.. 75мм.

Приймемо L_зп=75 мм, тоді L_зп+h_зп=75+68=143 мм.

Висоту верхньої камери колони приймемо рівною h_D=1,5 м (рисунок 2). Величина (L_зп+h_зп) менше h_d і h_i (рисунок 2) відповідно в 10,8 і 2,9 рази, що лежить в допустимих межах

Отже, прийняті параметри зливно приладу забезпечують нормальну роботу.

Висота колони .

Дія забезпечення деякого запасу роздільної можливості колони приймаємо К.К.Д. тарілки η_т=0,4 тоді число практичних тарілок в колоні буде (рисунок 2 ):

Де N₁=4-число теоретичних тарілок

Висота затята тарілками (рисунок 2 ).

Висота h_R нижньої камери колони розрахуємо, прийнявши семи хвилинний запас залишку(рафінату) та відстань від вільної поверхні рідини знизу колони до-нижньої тарілки рівним їм:

Робоча висота колони:

Рисунок 4.2 Схема для розрахунку робочої висоти колони

Приймаємо колону діаметром D=1 м, число тарілок – 4, робоча висота – 12,8м.