Расчет ректификационной колонны

       

 

     Тогда: 

       

  

                                     

       Рабочее флегмовое число можно рассчитать по эмпирической формуле: 

                                                                     (3.5)   

                                                        

     Подставляя  значение в эту формулу, получаем: 

       

 

     Рабочее флегмовое число можно определить и графическим методом, построив график зависимости N(R+1) от R, где R – флегмовое число, N – количе

     ство  тарелок  соответствующих флегмовому числу. Для определения количества тарелок необходимо построить рабочую линию, соответствующую флегмовому числу. Чтобы построить рабочую линию необходимо рассчитать значение В, равное длине отрезка, отсекаемого лучом ОВ (рис3.1). Рассчитывается длина этого отрезка по  следующей формуле: 

     

                                                                          (3.6) 

Рабочие флегмовые  числа, соответствующие ряду заданных значений коэффициента избытка флегмы , рассчитываем исходя из формулы . Стандартные значения коэффициента избытка флегмы:  

         

         

       

 

 

       

 

       

 

       

 

     По  графику считаем количество тарелок  для рабочих линий, построенных при помощи рассчитанных значений В (рис.3.1).

       N=17;31;26;28;18;

     Рассчитываем  значение N*(R+1) при соответствующих N и R:

       N(R+1)=40.12;86.49;85.8;111.4;89.82;

     При построении графика зависимости  R от N(R+1) (рис.3.3) получаем значение R аналогичное, рассчитанному по эмпирической формуле.

       Следовательно, примем R_опт.=2.30

     Рабочая линия процесса ректификации, в отличие от процесса абсорбции, представляет собой совокупность рабочих линий для верей и нижней части колонны и характеризуется изломом в точке соответствующей составу питательной смеси.

     Уравнения рабочих линий:

     а) верхней (укрепляющей) части колонны: 

     

                                                  (3.7) 

     б) нижней (исчерпывающей) части колонны: 

     

                                  (3.8) 

     Подставляя  известные величины в ( ), получим уравнения рабочих линий:

     а) верхней (укрепляющей) части колонны: 

     

                                                 (3.9)     

     б) нижней (исчерпывающей) части колонны: 

     

                                                     (3.10) 

     3.3 Определение скорости пара и диаметра колонны

     Средние составы жидкости рассчитываются по формулам:

     а) для верхней части колонны: 

                                                                                                                                           _(3.7) 

     б) для нижней части колонны: 

                                                                                                             _(3.8)                                              

     Из (3.6-3.7) средние составы жидкости равны: 

       

                                                                        (3.9) 

       

 
 

     Средние составы пара находятся по уравнениям рабочих линий:

     а) верхней части колонны: 

     

                       (3.11) 

     б) нижней части колонны: 

       

 

        Средние температуры пара и жидкости определяем по t – x, y диаграмме. 

       

       

. 

     Средние молярные массы и плотности пара:

       а) Вверху колонны 

       

 

     где и - молярные массы хлороформа и бензола 

       

 

       

 

       где t – температура для верхней и нижней части колонны. 

       

       б) Внизу колонны 

       

 

       

 

       

 

       

 

     Средняя плотность пара в колонне:   

       

 

       

     Температура жидкости вверху колонны при 

равняется а в кубе испарителя при она равна

     Плотность  хлороформа и бензола при  соответственно равны и . Средняя плотность жидкости вверху колонны равна: 

       

 

       

Плотность хлороформа и бензола при  соответственно равны и . Средняя плотность жидкости внизу колонны равна: 

       

 

       

 

       Принимаем среднюю плотность жидкости в  колонне: 

       

 

       

 

Определим среднюю температуру в колонне: 

       

 

       

       Объемный  расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне: 

       

где - молярная масса дистиллята, равная: 

       

 

       

 

Подставляя все  значения, получаем:  

       

 
 

       

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Диаметр колонны определяется по формуле:

       

 
 

       Откуда  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     _{Среднии массовые потоки:} 

       _{Gср=(5.4+4.7)/2=5.5(кг/с)} 
 
 

       Для определим плотность смеси: 

       

       

       

       

       Определим скорость паров в колонне:

                                                

                                                                           _(3.14)    

                               

     Диаметр колонны определяется по формуле:

                                                                                    _(3.15)

     откуда

       

       По  каталогу – справочнику колонных аппаратов / 2 / принимаем D=2600мм.

       Свободное сечение колонны, м² -5.31

       Длина линии барботажа, м          -49.02

       Периметр  слива L_c,м                    -4.35

       Сечение перелива, м²                   - 0.444

       Свободное сечение тарелки,м²     -0.518

       Относительная площадь для 

       прож. Паров F_c,%

       Масса, кг                                       -362

       Определим динамическую вязкость жидких смесей: 

                                

                                      (3.16) 
 

         

       Определим число действительных тарелок:

       Р_вх=1200мм.рт.ст Р_вб=1000мм.рт.ст

       Р_нх=1180мм.рт.ст Р_нб=900мм.рт.ст

        -коэффициент относительной летучести  компонента.

                                          

                                 (3.17)

       Тогда

                 

       По  графику определяем КПД

       

       Определим число действительных тарелок:

                                              

                                      (3.19)

       n_д=7+7=14

       Определим высоту колонны:

                                   

                                   (3.20)