Расчёты

1. Материальный баланс.

Молярные расходы:

Массовые расходы:

2. Флегмовое число.

Минимальное флегмовое число

Для определения оптимального флегмового числа на отрезке диаграммы равновесия (рис.165) намечаем ряд точек: а…д.

Например, точку ''г'' соединяем с точкой 1 и линию продолжаем дальше для определения отрезка ''В'' на оси ординат. Зная величину отрезка ''В'', определяем флегмовое число. Далее точку ''г'' соединяем с точкой 2. Между линиями (1-''г'' и ''г''-2) и кривой равновесия определяем число теоретических ступеней изменения концентраций. Аналогичные построения проводятся для других точек. Результаты сводятся в таблицу 9.

Примечание: для точки ''г'' на рис.165 получается 12-13 ступеней, но при более точном построении (крупный масштаб, миллиметровка) получается 15 ступеней.

Таблица 9. К определению оптимального флегмового числа.

Точки	''а''	''б''	''в''	''г''	''д''
Отрезок ''В''	0.42	0.275	0.36	0.48	0.39
	2.32	3.55	2.71	2.03	2.5
R	1.32	2.55	1.71	1.03	1.5
	11	8	10	15	10
	25.52	28.4	27.1	30.45	25

Данные таблицы 9 представлены на рис.167, где по минимуму функции оптимизации определяется оптимальное флегмовое число .

Коэффициент избытка флегмы

Рис.167. Графическое определение оптимального флегмового числа.

3. Высота колонны.

Для оптимального флегмового числа определяем отрезок ''В''

Отрезок ''В'' наносим на диаграмму У-Х и строим линии рабочих концентраций 1-3-2, как это показано на рис.168.

Рис.168. Диаграмма У-Х для оптимального флегмового числа.

Построением ступенчатой ломаной линии между кривой равновесия и линиями рабочих концентраций 1-3-2 определяется число теоретических ступеней. Для верхней части колонны =7.

Для нижней части колонны =4.

Для всей колонны =7+4=11.

Принимаем колпачковую тарелку. КПД колпачковой тарелки можно определить по формуле (И.А. Александров. Ректификационные и абсорбционные аппараты, 1971, с.102, ф. II-266)

По этой формуле КПД тарелки в данном случае составит 0.6. На основе опытных данных принимаем КПД тарелки равным 0.5. Тогда число действительных тарелок для верхней и нижней части колонны и общее составит:

Расстояние между тарелками зависит от диаметра колонны (Александров, с.115)

Диаметр колонны, м	0.8	0.8-1.6	1.6-2.0	2.0-2.4	2.4
, мм	200-350	350-400	400-500	500-600	600

4. Диаметр колонны.

Мольный расход паровой смеси

Объёмный расход паровой смеси для верхней части колонны

То же для нижней части колонны

Скорость паров в колонне определяется по формуле (Павлов, 1981 г., с.313)

Константа ''С'' зависит от типа тарелки и расстояния между ними. Например, для колпачковой тарелки

, мм	300	350	400	450	500	600
С	0.031	0.036	0.044	0.050	0.056	0.065

В данном случае =0.4 м и С=0.044.

Скорость пара для верхней части колонны

То же для нижней части колонны

Диаметр колонны для нижней части

То же для верхней части

Стандартный ряд диаметров: 0.4; 0.5; 0.6; 0.8; 1.0; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2.0 м.

Принимаем для колонны единый диаметр =1.2 м.

Гидравлическое сопротивление тарелки

где - сопротивление сухой тарелки,

- сопротивление слоя пены на тарелке,

- сопротивление слоя жидкости на тарелке.

Для колпачковой тарелки сопротивление обычно составляет

=687…981 Па.

Принимаем 981 Па, тогда проверка отношения

Общее сопротивление колонны