4 Определение внутренних материальных потоков
4.1 Определить количество паров в верхней концентрационной части колонны
,
(23)
4.2 Определить количество паров в отгонной части колонны.
,
(24)
где λR – теплота испарения остатка.
.
(25)
По формуле 9 определяем энтальпию паров при температуре низа.
5 Определение диаметра колонны
Диаметр колонны определяется в зависимости от максимального расхода паров и допустимой скорости их движения в свободном сечении колонны.
5.1 Определить объем паров
,
(26)
где Т – температура процесса, оС;
р – давление в колонне, МПа;
Z – коэффициент сжимаемости.
Для колонн, работающих при давлении 0,1 – 0,4 МПа, коэффициент сжимаемости принимается равным 1. Для колонн, работающих под давлением выше 0,4 МПа, Z находится по графику на рисунке 7 в [1].
5.2 Определить диаметр колонны
,
(27)
где V – объем паров, проходящий через сечение колонны, м3/с;
w – линейная скорость паров, м/с.
Для аппаратов, работающих под атмосферным давлением w = 0,46 – 0,84 м/с, в вакуумных колоннах – 2,5 – 3,5 м/с, в колоннах, работающих под давлением – 0,2 – 0,7 м/с [1].
Если найденный диаметр не совпадает со значением, данным в ГОСТ, то принимают ближайший больший стандартный диаметр [1].
6 Определение числа тарелок
Число тарелок в ректификационной колонне зависит от требуемой четкости разделения, разности температур кипения разделяемых фракций, количество подаваемого в колонну орошения.
Число колпачковых тарелок для разделения сложных смесей можно принять по практическим данным [2].
7 Определение высоты колонны
Общая высота колонны определиться по формуле
,
(28)
где h1 – высота от верхней тарелки до верхнего днища, м;
h2 – высота тарельчатой части укрепляющей колонны, м;
h3 – высота зоны ввода сырья, м;
h4 – высота тарельчатой части отпарной колонны, м;
h5 – расстояние от уровня жидкости внизу колонны до нижней тарелки, м;
h6 – высота уровня жидкости внизу колонны, м;
h7 – высота опорной обечайки, м.
,
(29)
где Дк – диаметр колонны.
,
(30)
где а – расстояние между тарелками, м;
NI – число тарелок в верхней части колонны.
,
(31)
где а – расстояние между тарелками, м.
,
(32)
где а – расстояние между тарелками, м;
NI – число тарелок в нижней части колонны.
.
h5 принимают 1-2 м.
h6 определяют исходя из запаса остатка на 600 с.
,
(33)
где V – объем.
Определить объем остатка:
,
(34)
где Go – количество остатка, кг/с;
ρ – плотность остатка, кг/м3.
F – площадь поперечного сечения колонны.
.
(35)
h7 принимают 4 м.