5.1.8. Загальна висота насадки ректифікаційної колони.

Загальна висота насадки:

Н_н = Н_{н в} + Н_{н н}. (5.43)

З врахуванням того, що висота шару насадки в одній секції Z = 3 м, число секцій n = Н_н/Z.

Загальну висоту колони визначають за рівнянням:

Н_к = Zn + (n – 1)h_р + Z_в + Z_н, (5.44)

де Z – висота насадки в одній секції, м; n – число секцій; h_р – висота проміжків між секціями насадки, в яких встановлюють розподілювачі рідини, м; Z_в, Z_н – відповідно висота сепараційного простору над насадкою і відстань між днищем колони і насадкою, м.

Величини Z_в і Z_н вибирають у відповідності з рекомендаціями [10]:

Діаметр колони, мм Z_в, мм Z_н, мм

400 – 1000 600 1500

1200 – 2200 1000 2000

2400 і більш 1400 2500

В [8, 10] наведені конструкції і геометричеі розміри тарілок для розподілу рідини, яка подається на зрошування колони, і пристроїв для перерозподілу рідини між шарами насадки.

За іншим методом висоту насадки визначають через число ступенів зміни концентрації й висоту, еквівалентну теоретичній тарілці, наприклад, для нижньої частини колони:

Н_н = h_е · n_Т, (5.45)

де h_е – висота, еквівалентна теоретичній тарілці (ВЕТТ), м;

n_Т – число теоретичних тарілок.

Величина h_е визначається по емпіричних залежностях [4].

Число теоретичних тарілок визначають графічним методом [4].

Далі за рівнянням (5.44) визначають загальну висоту колони.

5.1.9. Вибір тарілок для розприділення рідини

Вибирається і приводиться технічна характеристика тарілок для розприділення рідини, що подається на зрошення колони [4, 8]

5.1.10. Гідравлічний опір колони

Загальний гідравлічний опір зрошуваної насадки в колоні [4, 7] складається з опору верхньої і опору нижньої частини колони. Для кожної частини колони опір розраховується за рівнянням:

ΔР = 10^bU٠ΔР_с, (5.46)

де ΔР_с - опір сухої насадки, Па; b – дослідний коефіцієнт; U - густина зрошування, м³ / (м² с).

Постійна b залежить від типу насадки та її укладання [4]:

Насадка	b	Насадка	b
Кільця Рашига (регулярна):		Кільця Палля (50 мм)	126
50 мм	173	Сідла „Інталокс":
80 мм	144	25 мм	33
100 мм	119	50 мм	28
Кільця Рашига (внавал):		Сідла Берля (25 мм)	30
25 мм	184	Хордова	108
50 мм	169

Таблиця 5.1

Гідравлічний опір сухої насадки ΔР_с визначають за рівнянням:

ΔР_с = λ, (5.47)

де λ – коефіцієнт опору; d_е – еквівалентний діаметр насадки, м; w₀ = w/ε – швидкість газу у вільному січенні насадки (в м/с), w – фіктивна швидкість газу в колоні; ε – питомий об’єм насадки м³/м³.

Коефіцієнт опору λ має наступні значення:

для безладно засипаних насадок:

при ламінарному русі (Rе_г < 40) λ = 140/Rе_г (5.48)

при турбулентному русі (Rе_г > 40) λ = 16/ (5.49)

Для регулярної насадки λ = , (5.50)

при цьому для кільцевої насадки а = 9,2; для хордової насадки

а, (5.51)

де d_е – еквівалентний діаметр насадки, м;

h – висота насадки в одному рядку, м;

t – відстань між дошками у світлі, м;

s – товщина дошки, м.

w_о – швидкість газу у вільному січенні насадки, w_о = w/ε (w – фіктивна швидкість газу в колоні, м/с;

ε – питомий вільний об’єм насадки, м³/м3.

Для визначення λ попередньо розраховують число Рейнольдса:

• для пари у верхній частині колони

, (5.52)

• для пари у нижній частині колони

. (5.53)

В залежності від визначеного режиму, за рівняннями (5.48) – (5.50) розраховують коефіцієнт опору λ.

Густини зрошування у верхній і нижній частинах колони визначаються за формулами:

U_в = L_в/(ρ_х٠ 0,785D²); U_н = L_н/(ρ_х٠0,785D²). (5.54)

Отже, після визначення гідравлічного опору верхньої частини ∆Р_в й нижньої частини ∆Р_н, розраховують опір всієї колони:

∆Р = ∆Р_в + ∆Р_н. (5.55)

Для вибору насоса для подачі рідини крім опору колони враховують гідравлічний опір трубопроводів і запірної апаратури.

5.1.11. Складають тепловий баланс насадкової ректифікаційної колони [2, 4, 5, 7]. Розраховують кількість теплоти, яку необхідно підводити до підігрівача вихідної суміші і до кубу – кип’ятильнику колони, визначають витрати гріючої пари. Визначають витрати води у дефлегматорі і в холодильниках кубового залишку і дистиляту.