- •Расчетно-пояснительная записка
- •1. Введение
- •2. Схема установки. Подбор материалов.
- •3. Расчет ректификационной колонны
- •3.1. Материальный баланс процесса
- •3.1.1. Нахождение оптимального флегмового числа графическим способом
- •3.1.2. Расчет средних массовых расходов
- •3.2. Скорость пара и диаметр колонны
- •3.3. Расчёт высоты колонны
- •3.3.1. Высота светлого слоя жидкости на тарелке и
- •3.3.2. Коэффициенты массоотдачи
- •3.3.3. Расчёт высоты сепарационного пространства и
- •3.3.4. Расчёт кинетической кривой и определение высоты колонны
- •3.3.5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
- •4. Расчет теплообменников
- •4.1. Тепловой расчёт подогревателя исходной смеси
- •4.2. Тепловой расчёт кипятильника
- •4.3. Тепловой расчёт дефлегматора
- •4.4. Тепловой расчет холодильника дистиллята
- •4.5. Тепловой расчет холодильника кубового остатка.
- •5. Подбор емкостей
- •6. Подбор конденсатоотводчиков.
- •7. Подбор трубопроводов
- •8. Подбор насосов
- •8.1. Расчет всасывающего трубопровода от емкости к насосу
- •8.2. Расчет нагнетательного трубопровода.
- •8.3. Расчет трубопровода подогреватель - колонна.
- •9. Расчет толщины тепловой изоляции ректификационной колонны
- •10. Расчёт аппарата на прочность.
- •11. Выбор точек контроля за проведением процесса
- •12. Заключение
- •13. Список используемой литературы
3.3.3. Расчёт высоты сепарационного пространства и
относительного уноса жидкости
Высота сепарационного пространства равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью тарелки, расположенной выше:
,
где - межтарельчатое расстояние, м.
Для колонн диаметром 1400 мм =500 мм
- высота барботажного слоя (пены), м.
Для верхней части колонны:
м
м
Для нижней части колонны:
м
м
Относительный унос жидкости можно оценить с помощью графических данных, представленных на рис. 6.7 [1]. По этим данным унос на тарелке является функцией комплекса . Коэффициент , учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению
Для верхней части колонны:
кг жидкости/ кг пара
Для нижней части колонны:
кг жидкости/ кг пара
3.3.4. Расчёт кинетической кривой и определение высоты колонны
Для колонн с ситчатыми тарелками диаметром более 600 мм 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 число ячеек полного перемешивания :
Длину пути жидкости на тарелке определим как расстояние между переливными устройствами :
м
Вычислим число кмоль питания на 1 кмоль дистиллята :
кмоль/кмоль
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 с следующим 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 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
|
1,75 |
1,55 |
1,25 |
1,05 |
0,7 |
0,533 |
|
0,0160 |
0,0165 |
0,0129 |
0,0134 |
0,0144 |
0,0149 |
|
0,666 |
0,686 |
0,516 |
0,536 |
0,576 |
0,596 |
|
0,486 |
0,496 |
0,403 |
0,415 |
0,438 |
0,449 |
|
1,0713 |
0,9490 |
1,5625 |
1,3125 |
0,8750 |
0,6663 |
|
0,623 |
0,572 |
0,765 |
0,685 |
0,534 |
0,455 |
|
0,586 |
0,589 |
0,506 |
0,509 |
0,515 |
0,515 |
|
0,548 |
0,555 |
0,465 |
0,474 |
0,490 |
0,496 |
|
0,519 |
0,525 |
0,424 |
0,431 |
0,445 |
0,450 |
|
0,093 |
0,352 |
0,466 |
0,561 |
0,723 |
0,864 |
Взяв отсюда значения и , наносят на x-y-диаграмму точки, по которым проводят кинетическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями в интервалах концентраций от до определяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части и в интервалах от до - 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.