- •Курсовой проект по процессам и аппаратам химической технологии:
- •Оглавление
- •Задание по курсовому проектированию
- •Подбор материалов
- •Материальный баланс колонны
- •Расчет рабочего флегмового числа
- •Средние нагрузки по жидкости и пару отдельно для верхней и нижней части колонны.
- •Средние массовые потоки пара в верхней Gв и нижней Gн частях колонны:
- •6. Расчёт высоты колонны
- •6.1 Высота светлого слоя жидкости
- •6.2 Коэффициенты массопередачи и высота колонны
- •6. 3. Расчёт высоты сепарационного пространства :
- •6. 4. Расчёт кинетической кривой :
- •7. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
- •4. Расчет теплообменников
- •4.1. Тепловой расчёт подогревателя исходной смеси
6. Расчёт высоты колонны
6.1 Высота светлого слоя жидкости
Высоту светлого слоя жидкости h0для ситчатых тарелок находят по уравнению:
где ,
Для верхней части колонны:
Вязкость смеси найдем по уравнению:
Для нижней части колонны:
Вязкость смеси найдем по уравнению:
6.2 Коэффициенты массопередачи и высота колонны
Коэффициенты диффузии в жидкости при температуре tнаходят по формуле:
, при 20 0С
Для верхней части колонны:
При 20 оС
Для нижней части колонны:
Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:
Для верхней части колонны:
Для нижней части колонны:
Вычислим коэффициенты массоотдачи:
Для верхней части колонны:
,
где - плотность орошения (скорость жидкости)
м /c
- динамический коэффициент вязкости паровой смеси
5,89 м/с
Для нижней части колонны:
м /c
Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на кмоль/м2с:
Для верхней части:
Для нижней части:
6. 3. Расчёт высоты сепарационного пространства :
Высота барботажного слоя равна hп=ho/ ( -ξ)
hпв= 0,0237/(1- 0,599) = 0,059 м
hпн= 0,023/ (1-0,604 ) = 0,058 м
Расстояние между тарелками h= 500 мм
Высота сепарационного пространства
для верхней части колонны :
hc= 0.5-0.059 = 0.441 м.
брызгоунос:
e= 0.000077*(73/σв)*(w/hc)3/2= 0,00089 кг жидкости / кг пара = 0,00093 кмоль жидкости / кмоль пара.
для нижней части колонны :
hc= 0.45 - 0.058 = 0.392 м.
брызгоунос :
e= 0.000077*(73/σв)*(w/hc)3/2= 0,00092 кг жидкости / кг пара = 0,00096 кмоль жидкости / кмоль пара.
6. 4. Расчёт кинетической кривой :
Для колонн с ситчатыми тарелками отсутствуют надёжные данные по продольному перемешиванию жидкости ,поэтому с достаточной степенью приближения можно считать , что одна ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости l= 350 мм.
Определим длину пути жидкости lткак расстояние между переливными устройствами :
lт= (D2-b2)0.5= ( 0,42-0,232) = 0,107м.
S= 0,107/0.35 = 0,306
Фактор массопередачи для укрепляющей части равен :
λ=m(R+1)R
Фактор массопередачи для исчерпывающей части равен :
λ=m(R+1)/(R+f)
где f- число киломолей питания на 1 киломоль дисстилата :f= (xp-xw)/(xf-xw) = 3,121
Примем долю байпасирующей жидкости θ = 0,1
Эффективность тарелки по Мэрфри рассчитываем по следующим формулам :
B=λ*(Ey+e/m)/(1-θ)(1+e*λ/m);
E”My=(Ey/B)*[(1+B/S)s-1];
E’My= E”My/(1+ λ*θ* E”My /(1-θ));
EMy= E’My /(1+ e*λ* E’My/ [m(1- θ)]);
Порядок расчета кинетической кривой
Коэффициент массопередачи , отнесенный к единице рабочей площади тарелки, вычисляется по формуле
,
где – коэффициент распределения компонента по фазам в условия равновесия, определяется как тангенс угла наклона равновесной линии в точке касания.
Число единиц переноса по паровой фазе на тарелке :
.
Локальная эффективность связана сследующим соотношением:
.
Коэффициент вычисляем по формуле:
,
где - фактор массопередачи, для исчерпывающей части колонны
, для укрепляющей части колонны ;
- доля байпасирующей жидкости, примем θ = 0,1.
Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом доли байпасирующей жидкости определяем по уравнению
.
Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом межтарельчатого уноса жидкости определяем по уравнению
Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом продольного перемешивания жидкости определяем по уравнению
.
С другой стороны . Отсюда:
Результаты расчета параметров, необходимых для построения кинетической линии, приведены ниже:
Параметр |
Нижняя (исчерпывающая) часть |
Верхняя (укрепляющая) часть | ||||||
|
0,05 |
0,15 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,75 |
0,9 |
|
0,658276 |
0,553077 |
0,410118 |
0,370914 |
0,352222 |
0,324316 |
0,298901 |
0,274467 |
|
0,008981 |
0,009129 |
0,00934 |
0,009399 |
0,011509 |
0,011546 |
0,01158 |
0,011614 |
|
0,317206 |
0,322459 |
0,329882 |
0,331978 |
0,406495 |
0,407818 |
0,40903 |
0,410202 |
|
0,271819 |
0,275634 |
0,280991 |
0,282497 |
0,334019 |
0,3349 |
0,335706 |
0,336484 |
|
1,144089 |
0,961251 |
0,712788 |
0,644651 |
0,518673 |
0,435783 |
0,323142 |
0,292253 |
|
0,358618 |
0,308345 |
0,237721 |
0,217871 |
0,205827 |
0,174742 |
0,131129 |
0,11982 |
|
0,305607 |
0,304935 |
0,303845 |
0,303509 |
0,35746 |
0,354786 |
0,350593 |
0,350102 |
|
0,294179 |
0,295317 |
0,296705 |
0,297051 |
0,350245 |
0,348794 |
0,346235 |
0,346167 |
|
0,292517 |
0,293642 |
0,295015 |
0,295357 |
0,348249 |
0,346987 |
0,344801 |
0,344755 |
|
0,071088 |
0,232896 |
0,491053 |
0,628396 |
0,721119 |
0,781229 |
0,857412 |
0,937066 |
Взяв отсюда значения и, наносят наx-y-диаграмму точки, по которым проводят кинетическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями в интервалах концентраций отдоопределяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) частии в интервалах отдо- число действительных тарелок для нижней (исчерпывающей) части колонны. Общее число действительных тарелок
.
Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по формуле ,
где - расстояние между тарелками, м;
,- расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м;
- расстояние для люка, м.