5. Определение числа тарелок

Число теоретических тарелок, которое обеспечивает заданную четкость разделения, находим путем построения ступенчатой линии между рабочей и равновесной линиями. Построение ступенчатой линии проводим от концентраций X_F, X_D и от X_W, X_F.

Число ступеней в пределах концентраций X_F…X_D равно числу теоретических тарелок в верхней секции колонны. Число ступеней в пределах концентраций X_W…X_F равно числу теоретических тарелок нижней секции колонны.

В результате построения получаем :

• число теоретических тарелок в верхней секции колонны – 3;

• число теоретических тарелок в нижней секции колонны – 4;

• общее число теоретических тарелок – 7.

Определение число тарелок:

Число тарелок рассчитывается по уравнению:

,

где n_Т- теоретическое число тарелок;

η- средний к. п. д. тарелок.

Для определения среднего к. п. д. ситчатых тарелок найдем коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов

,

где Р_м- давление насыщенного пара метанола [стр.565, 2]

где Р_в- давление насыщенного пара воды [стр.565, 2]

К.п.д. в верхней части колонны при температуре :

.

Рассчитаем динамический коэффициент вязкости смеси по формуле:

,

где - динамические коэффициенты вязкости метанола и воды соответственно;

- массовые доли метанола и воды в смеси соответственно

,

Тогда

По графику [рис.7.4, стр.323,2] находим η=0.43

К.п.д. в средней части колонны при температуре :

Рассчитаем динамический коэффициент вязкости смеси:

,

где - динамические коэффициенты вязкости метанола и воды

- массовые доли метанола и воды в смеси соответственно

,

Тогда

По графику [рис.7.4, стр.323,2] находим η=0.46

К.п.д. в нижней части колонны при температуре :

Рассчитаем динамический коэффициент вязкости смеси:

,

где - динамические коэффициенты вязкости ацетона и этанола соответственно;

- массовые доли ацетона и этанола в смеси соответственно

,

Тогда

По графику [рис.7.4, стр.323,2] находим η=0.47

Средний к.п.д. в колонне будет равен:

Длина пути жидкости на тарелке:

м,

где R- радиус тарелки;

П- периметр перелива.

Средний к.п.д. тарелок по уравнению:

,

где Δ-поправка на длину пути.

По графику [рис.7.5, стр.324,2] находим значение поправки на длину пути Δ=0.052.

Число тарелок:

в верхней части колонны:

в нижней части колонны:

Общее число тарелок 16, с запасом 20 тарелки. Из них в верхней части 9 тарелок и в нижней 11 тарелок.

Высота тарельчатой части колонны:

м.

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

Па или 0.13кгс/см².

6. Определение размеров колонны

Диаметр колонны:

D=1.4м.

Высота колонны.

1. Высота от верха колонны до тарелок в верхней части колонны:

м.

2. Высота верхней части колонны:

,

где Н-расстояние между тарелками, h=0.4м.

м.

На корпусе цельносварного тарельчатого аппарата предусмотрены люки для обслуживания тарелок. Люки рекомендуется предусматривать для каждых 5-10 тарелок, располагая их попеременно с диаметрально противоположных сторон корпуса.

Люки изготавливают по ОСТ 26-2000-77 - ОСТ 26-2015-77.

Для колонн диаметром 1000 - 1600мм рекомендуется диаметр люка 500 мм, расстояние между тарелками в месте установки люка 800мм.

Установка люков в верхней части колонны: 1 люк над верхней зоной колонны, 2-ой люк через 5 тарелок, 3-ий люк в зоне ввода сырья,. Тогда высота верхней зоны колонны увеличится на

м.

Общая высота верхней зоны колонны:

м.

3. Высота зоны ввода сырья:

м.

4. Высота нижней части колонны:

м.

Установка люков в нижней часте колонны: 1 люк под нижней зоной колонны, 2-ой люк через 5 тарелок, 3-ий люк через 5 тарелок. Тогда высота нижней зоны колонны увеличится на

м.

Общая высота нижней зоны колонны:

м.

5. Высота зоны между нижней частью колонны и кубом жидкости:

м.

6. Высота зоны, которая обеспечивает работу насоса 10 минут:

,

где V₁₀- объемный расход жидкости, который обеспечит работу насоса 10 минут;

600- время работы насоса, с;

S- площадь колонны, м².

м²

Тогда

м.

Округлим до 0.1 м.

7. Высота юбки

м.

Высоту колонны найдем по формуле:

м.