Локальная эффективность по пару:

, где (2.77)

– число единиц переноса по паровой фазе на тарелке (2.78)

– скорость пара в рабочем сечении тарелки (2.79)

– рабочее сечение тарелки

– коэффициент массопередачи (2.80)

βxf, βyf – коэффициенты массоотдачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и паровой фаз

(2.81)

(2.82)

Критерий Фруда:

а) в верхней части колонны:

(2.83)

б) в нижней части колонны:

(2.84)

Паросодержание барботажного слоя:

а) в верхней части колонны:

(2.85)

б) в нижней части колонны:

(2.86)

Высота светлого слоя жидкости:

(2.87)

Удельный расход жидкости на 1м ширины переливной перегородки для верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.88)

б) в нижней части колонны:

, где (2.89)

b – ширина переливного порога

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.90)

б) в нижней части колонны:

(2.91)

Коэффициент диффузии в жидкости при температуре t=200C в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.92)

б) в нижней части колонны:

(2.93)

υБ, υТ – мольные объемы бензола и толуола, A=B=1 – коэффициенты.

Вязкость жидкости при t=200С в верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.94)

б) в нижней части колонны:

(2.95)

Температурный коэффициент b для верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.96)

б) в нижней части колонны:

(2.97)

Коэффициент диффузии в паровой фазе при средней температуре в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.98)

б) в нижней части колонны:

, где (2.99)

Р – давление в колонне

Плотность орошения для верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.100)

б) в нижней части колонны:

, где (2.101)

S – число ячеек полного перемешивания. При Dст=1.8 м и b=0.289 м принимаем, что 1 ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости l0=300–400 мм. Пусть l0=350 мм, тогда длина пути жидкости:

(2.102)

3. Расчетная часть

Разделяемая смесь: бензол–толуол (ХF=0.40). Нагрузка колонны по сырью – 10 т/час. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте (ХD=0.97), в кубовом остатке (ХW=0.029). Контактный элемент – тарелка.

3.1. Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число

Согласно уравнениям материального баланса (2.14, 2.15, 2.16) выразим и рассчитаем расход дистиллята и кубового остатка:

;

Определим концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях в соответствии с формулами (2.17, 2.18, 2.19):

Питание:

Дистиллят:

Кубовый остаток:

Вычислим равновесные составы фаз для бензольно-толуольной смеси при атмосферном давлении, считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Расчет представлен в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Парожидкостное равновесие системы бензол–толуол