IV.Определение числа тарелок и высоты колонны

а) Наносим на диаграмму y-x рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации n_т. В верхней части колонны , в нижней части , всего 13 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по уравнению:

Для определения среднего к.п.д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов, и динамический коэффициент вязкости исходной смеси µ при средней температуре в колонне, равной 96⁰С.

При этой температуре давление насыщенного пара бензола Р_б=1206мм рт. ст., толуола Р_Т=492,5 мм рт. ст., откуда .

Динамический коэффициент вязкости исходной смеси µ=0,28сП=

Тогда

По графику находим η=0,53. Длина пути жидкости на тарелке:

По графику находим значение поправки на длину пути Δ=0,105.

Средний к.п.д. тарелок по уравнению:

Для сравнения рассчитаем средний к.п.д. тарелки η₀ по критериальной формуле для колпачковых и ситчатых тарелок:

В этой формуле безразмерные комплексы:

Коэффициент диффузии:

Безразмерные комплексы:

Средний к.п.д. тарелки:

Что близко к значению .

Число тарелок:

в верхней части колонны

в нижней части колонны

Общее число тарелок n =22, с запасом n =26, из них в верхней части колонны 12 и в нижней части 14 тарелок.

Высота тарельчатой части колонны:

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

V.Тепловой расчет установки.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:

где r_б и r_т – удельные теплоты конденсации бензола и толуола при 82⁰С.

Расход теплоты, получаемой в кубе- испарителе от греющего пара, находим по уравнению:

Здесь тепловые потери приняты размеров 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при

; температура кипения исходной смеси

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельные теплоемкости исходной смеси взята при средней температуре

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

где удельная теплоемкость дистиллята взята при средней температуре

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре

Расход греющего пара, имеющего давления и влажностью 5%.

а) в кубе-испарителе

где - удельная теплота конденсации греющего пара;

б) в подогревателе исходной смеси

Всего: 0,66+0,21=0,87 кг/с или 3,14 т/ч.

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20⁰С:

а) в дефлегматоре

б) в водяном холодильнике дистиллята

в) в водном холодильнике кубового остатка

Всего: 0,0203 м³/с или 73 м³/ч.

VI.Определение поверхности теплопередачи дефлегматора и теплообменников

Поверхность теплопередачи теплообменников (дефлегматора, подогревателя исходной смеси, холодильников дистиллята и кубового остатка) определяем по основному уравнению теплопередачи: