Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол
б) в нижней части колонны:
Диаметр колонны определим по уравнениям (2.56, 2.57):
а) в верхней части колонны (GВ=3.53 кг/с; ωB=0.55 м/с; ρy,B=2.73 кг/м3):
б) в нижней части колонны (GН=3.80 кг/с; ωН=0.54 м/с; ρy,Н=2.83 кг/м3):
Рассчитаем скорость пара в колонне при стандартном диаметре D=1800 мм по формулам (2.58, 2.59):
а) в верхней части колонны:
б) в нижней части колонны:
Рассчитаем среднюю скорость пара по формуле (2.60):
3.5. Высота колонны
По диаграмме t–x,y (см. рис. 3.20) определим составы фаз при средних температурах верхней и нижней частей колонны:
при tср.В.=890С→xВ=0.480; yВ=0.790
при tср.Н.=1030С→xН=0.140; yН=0.336
Определим вязкости бензола и толуола при средних температурах верхней и нижней частей колонны интерполяцией с использованием справочной информации по вязкости веществ [8]:
· Вязкость бензола при tср.В.=890С:
µ80Б=0.316 мПа·с; µ100Б=0.261 мПа·с
· Вязкость бензола при tср.Н.=1030С:
µ100Б=0.261 мПа·с; µ120Б=0.219 мПа·с
· Вязкость толуола при tср.В.=890С:
µ80Т=0.319 мПа·с; µ100Т=0.271 мПа·с
· Вязкость толуола при tср.Н.=1030С:
µ100Т=0.271 мПа·с; µ120Т=0.231 мПа·с
Рассчитаем среднемолярные вязкости жидкости (смеси) в колонне по формулам (2.27, 2.28):
а) в верхней части колонны при tср.В.=890С:
б) в нижней части колонны при tср.Н.=1030С:
Рассчитаем вязкости пара в колонне по формулам (2.29, 2.30):
а) в верхней части колонны при tср.В.=890С:
а) в нижней части колонны при tср.Н.=1030С:
Находим коэффициент относительной летучести по составам фаз при средних температурах для верхней и нижней частей колонны по формулам (2.25, 2.26):
а) для верхней части:
б) для нижней части:
Определим:
Далее по графику 
(см. рис. 2.18) определим значения средней эффективности тарелок:
Рассчитаем число действительных тарелок для верхней и нижней частей колонны:
а) для верхней части (2.31):
б) для нижней части (2.32):
Тогда общее число действительных тарелок:
Далее значения ZВ и ZН выбираем в соответствии с рекомендациями:
|
Диаметр колонны, мм |
ZВ, мм |
ZН, мм |
|
400–1000 |
600 |
1500 |
|
1200–2200 |
1000 |
2000 |
|
2400 и более |
1400 |
2500 |
Рассчитаем высоту колонны по формуле (2.33):
3.6. Расчет гидравлического сопротивления тарелок колонны
Технические характеристики ситчатой тарелки типа ТС–Р при диаметре колонны, равном 1800 мм, представлены в табл. 3.3.
Таблица 3.3 Технические характеристики тарелки типа ТС–Р
|
диаметр отверстий d0, мм |
5 |
|
шаг между отверстиями при d0=5 мм t, мм |
10–17 |
|
относительное свободное сечение тарелки при t в пределах 10–17 мм FC, % |
18.8–5.8 |
|
свободное сечение колонны S, м2 |
2.54 |
|
рабочее сечение тарелки Sт, м2 |
2.294 |
|
высота переливного порога hПЕР, мм |
40 |
|
периметр слива LC, м |
1,32 |
|
ширина переливного порога b, м |
0.289 |
|
расстояние между тарелками h, мм |
300 |
|
коэффициент сопротивления ξ |
1.1–2.0 |
|
Примечание: t принимаем равным 15 мм FC рассчитан интерполяцией и равен 9,5% LC рассчитан и равен 1,32 м b рассчитан и равен 0.289 м ξ принимаем равным 1,85 |
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для верхней части колонны: 1. Найдем скорость пара в отверстиях тарелки:
