3.3 Построение рабочей линии на диаграмме (X, y) и определения числа теоретических тарелок

шт

шт

Рисунок 1 – График определения числа теоретических тарелок для смеси ацетон-вода

3.4 Диаметр колонны по условиям верха и низа Определяем диаметр ректификационной колонны

где М_D и М_F - мольные массы дистиллята и исходной смеси.

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны находят по формулам:

где и- средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней части колонны:

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

где - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

Средние массовые потоки пара в верхней и нижнейчастях колонны:

Расчёт скорости пара для тарельчатых ректификационных колонн с колпачковыми тарелками выполняется по следующему уравнению:

где d_k= 0,08 м - диаметр колпачка;

h_k= 0,455 м - расстояние от верхнего края колпачка до выше расположенной тарелки.

Определим средние плотности пара в верхней и нижней частях колонны:

где ,- средние температуры пара, определяемые по значениямипо графику рис. 2:

Также по графику определяем значение температур для

кмоль ацетона/кмоль смеси,

кмоль ацетона/кмоль смеси

Тогда получим:

Плотности ,определяют по формуле:

где ,- плотности легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах,

Подставляя величины в уравнение получим:

Так как скорости имало отличаются друг от друга, в расчете используем среднюю скорость паров:

м/с

Принимаем средний поток пара в колонне D, равным полусумме и:

кг/с

Средняя плотность пара в колонне:

Диаметр колонны

м

Принимаем диаметр 0,8м

3.5 Расчет кпд тарелок

1) Для верхней части колонны

Для определения среднего к.п.д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре в верху колонне, равной 67,2⁰С.

При этой температуре давление насыщенного пара ацетона Р_а = 60, бензола Р_б = 460, откуда α = 460/60=7.66.[1 с. 565, рис XIV].

Динамический коэффициент вязкости ацетона при 67,2⁰С равен 0.23, бензола 0.39.

Па с;

Тогда

По графику находим (1 рис. 7.4) η = 0.54. Длина пути жидкости на тарелке (рис. 2)

.

По графику (1. рис. 7.5) находим значение поправки на длину пути Δ=0.105. Средний к.п.д. тарелок:

2) Для нижней части колонны

Для определения среднего к.п.д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре внизу колонны, равной 73,4⁰С

При этой температуре давление насыщенного пара ацетона Р_а = 20, бензола Р_б = 500, откуда α = 500/20=25.[1 с. 565, рис XIV].

Динамический коэффициент вязкости ацетона при 73,4⁰С равен 0.21, бензола 0.34.

Па с;

Тогда

По графику находим (1 рис. 7.4) η = 0.55. Длина пути жидкости на тарелке (рис. 2)

.

По графику (1. рис. 7.5) находим значение поправки на длину пути Δ=0.105. Средний к.п.д. тарелок:

Усредненный КПД равен