Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол

Рис. 2.18. Диаграмма для приближенного определения среднего к.п.д. тарелок.

Определение вязкости жидкости (смеси) в верхней и нижней частях колонны а) в верхней части колонны:

(2.27)

б) в нижней части колонны:

(2.28)

Определение вязкости пара:

а) в верхней части колонны:

(2.29)

б) в нижней части колонны:

(2.30)

Число действительных тарелок:

а) в верхней части колонны:

(2.31)

б) в нижней части колонны:

(2.32)

Высота тарельчатой колонны:

(2.33)

где h – расстояние между тарелками,

ZВ – расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны,

ZН – расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны,

N – число действительных тарелок.

2.5. Определение средних массовых расходов пара и жидкости в верхней и нижней частях колонны

Ø Определение среднего мольного состава жидкости в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.34)

б) в нижней части колонны:

(2.35)

Ø Определение среднего мольного состава пара в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.36)

б) в нижней части колонны:

(2.37)

Ø Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны:

а) в верхней части колонны:

(2.38)

б) в нижней части колонны:

(2.39)

Ø Определение средних мольных масс пара в верхней и нижней частях колонны: а) в верхней части колонны:

(2.40)

б) в нижней части колонны:

(2.41)

Ø Определение средней плотности пара в верхней и нижней частях колонны:

(2.42)

(2.43)

Ø Средняя плотность пара в колонне:

Ø

(2.44)

Ø Средняя плотность жидкости в колонне:

Ø

(2.45)

Ø Определение средней плотности жидкости в верхней и нижней частях колонны:

(2.46)

(2.47)

Ø Определение мольной массы исходной смеси и дистиллята:

(2.48)

(2.49)

Ø Расчет средних массовых расходов по жидкости для верхней и нижней частей колонны:

Ø

(2.50)

(2.51)

Ø Расчет средних массовых расходов пара для верхней и нижней частей колонны:

(2.52)

(2.53)

2.6. Определение скорости пара и диаметра колонны

Эффективность работы тарельчатых колонн в значительной степени зависит от скорости пара в свободном сечении колонны. Эта скорость зависит от физико-химических свойств взаимодействующих фаз (плотность, вязкость, поверхностное натяжение и др.) и конструктивных особенностей колонны. Оптимальная величина скорости может быть установлена в каждом отдельном случае только опытным путем. В общем случае предельно допустимая скорость пара в колонне должна быть несколько меньше скорости, соответствующей явлению «захлебывания» колонны, когда восходящий поток пара начинает препятствовать стеканию жидкости по тарелкам. В колоннах, работающих при атмосферном давлении, скорость пара обычно принимают 0.3–0.6 м/с; эта скорость непосредственно связана со скоростью в отверстиях тарелок, которую следует выбирать в пределах 2–6 м/с.