Расчет ректификационной колонны

 

Построим график зависимости N(R+1)= f(R) (рис. 3).

Из графика видно, что минимальному значению N(R+1) соответствует R=2,6.

 

Определи расход пара:

 

Уравнение рабочих линий:

Верхняя (укрепляющая) часть колонны:

(1, стр. 311)

Нижняя (исчерпывающая) часть колонны

(1, стр.311)

 

Средние массовые нагрузки по жидкости по нижней и верхней частям колонны определим следующим образом:

    

      (2, стр. 229)

 где - мольные массы дистиллята и исходной смеси

      - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны

  Средние мольные массы жидкости  в верхней и нижней части  колонны соответственно равны

      

       (2, стр. 230)

где - - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней   частях колонны.

      (2,стр 230 )

Тогда

 

Мольная масса исходной смеси:

Мольная масса дистиллята:

Подставив, полученные величины находим:

Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны

  (2, стр. 230)

здесь - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны

(2, стр. 230)

(2, стр. 230)

 Тогда 

Подставив, полученные величины находим:

 

3. Скорость пара и диаметр колонны

Найдем плотности жидкости и пара в верхней и нижней части колонны при средних температурах. Средние температуры определим по графику  рис. 3

при  уср.В=0,73    tср.В=93 0С

при  уср.Н=0,28    tср.Н=104 0С

 

 

;     (2,стр. 231)  

 

при  хср.В=0,65    tср.В=88 0С

при  хср.Н=0,2    tср.Н=102 0С

           

                  (1, стр. 495)

 

Вязкость паров для верхней и нижней части колонны:

  (2, стр. 234)

   

                  (1,стр. 499)

   

                     (1,стр. 499)

Вязкость жидких смесей для верхней и нижней части колонны:

  (2, стр. 231)

   

                  (1,стр. 499)

   

                     (1,стр. 499)

 

Скорость пара

Для клапанных тарелок предельно допустимая скорость рекомендуется рассчитывать по уравнению:

  (2, стр. 205)

 

Ориентировочный диаметр колонны:

(2, стр.231)

Выберем стандартный диаметр обечайки колонны: d=1000мм=1м

При этом рабочая скорость пара

 

4.  Высота колонны

КПД по Мерфри:

(2, стр. 105)

(2, стр.239)

(2, стр. 206)

(2, стр. 206)

 

Коэффициенты диффузии

Коэффициенты диффузии в жидкости при средней температуре

  (2, стр. 234)                                                                                                             

А=1, В=1 – коэффициенты зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя; (1, стр.278)

,   - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения;

 вязкость жидкости  при температуре 20 0С

Температурный коэффициент определяют по формуле:

, где  принимают при температуре 20 0С.

Тогда

 

коэффициент диффузии в паровой фазе можно вычислить по уравнению:

(2, стр. 234)

 

Высота светлого слоя жидкости:

(2, стр. 239)

где Удельный расход жидкости на 1 м ширины сливной перегородки,м2/с;

       - объемный расход жидкости, м3/с;

       - периметр слива (ширина переливной перегородки), м;

      - высота сливной перегородки, м;

      - поверхностное натяжение соответственно жидкости и воды при средней температуре в колонне;

      ;

;    

;   

=0,84 м, (2, стр. 222 приложение 5.2 для клапанных однопоточных тарелок типа ТКП).

  (1, стр. 509)

Газосодержание  барботажных тарелок.

,   (2, стр. 240),    

,   

,    

- плотность орошение;

площадь поперечного сечения колонны, (2, стр. 222).

(2, стр. 236)

 

Найдем коэффициенты массоотдачи:

 

 

Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на

Найдем по формуле (2, стр. 239) число единиц переноса по паровой фазе.

Коэффициент определим по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

, где m=0,72 тангенс угла наклона определяется из графика рис.1.

Тогда

Тогда КПД  по Мерфри:

 

Найдем действительное число тарелок:

Найдем высоту  насадки:

Тогда высота колонны будет равняться:

.

  (2, стр. 235)

- соответственно высота сепарационного  пространства над насадкой и  расстоянием между днищем колонны и насадкой, м.

 

5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны.

- полное сопротивление.(2, стр. 209)

 

.(2, стр. 209)

  (2, стр. 210)

 

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя на тарелке:

 

.(2, стр. 210)

 

Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

(2, стр. 210)

при

     (1, стр. 509)

 

Полное сопротивление одной тарелки:

 

 

6. Расход греющего пара

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

(1, стр.349)

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

(1, стр. 312)

Расход теплоты в правом подогревателе исходной смеси:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

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

Расход греющего пара:

 удельная теплота конденсации  греющего пара.

Всего: или 6,804 т/ч.

Расход охлаждающей воды:

1. в дефлегматоре

2. в водяном холодильнике дистиллята

3. в водяном холодильнике кубового остатка

Всего 0,01027 или 36,972

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 10-е издание, переработанное и дополненное. Под ред. П.Г. Романтшва. Л.; Химия, 1987 – 576 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991. – 496 с.
3. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты  химической технологии. М.: Химия, 1971 – 784 с.