Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для верхней части колонны: 1. Найдем скорость пара в отверстиях тарелки:
2. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.62) при =5.47 м/с:
height=47 src="images/referats/13717/image225.png">
3. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в верхней части колонны tср.в.=890С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:
· Поверхностное натяжение бензола:
·
При t=800С→σБ=21.3·10-3 Н/м, при t=1000С→σБ=18.8·10-3 Н/м
· Поверхностное натяжение толуола:
При t=800С→σТ=21.5·10-3 Н/м, при t=1000С→σТ=19.4·10-3 Н/м
Тогда:
4. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):
5. Определим объемный расход жидкости в верхней части колонны по формуле (2.65):
6. Периметр сливной перегородки (слива) LC и ширину переливного порога b находим, решая систему уравнений:
Решение дает: LC=1.32 м; b=0.289 м
7. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.67):
8. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.69):
9. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.71):
Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны составит по (2.61):
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для нижней части колонны:
1. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.63) при =5.47 м/с:
2. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в нижней части колонны tср.н.=1030С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:
· Поверхностное натяжение бензола:
При t=1000С→σБ=18.8·10-3 Н/м; при t=1200С→σБ=16.4·10-3 Н/м
· Поверхностное натяжение толуола:
При t=1000С→σТ=19.4·10-3 Н/м; при t=1200С→σТ=17.3·10-3 Н/м
Тогда:
3. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):
5.Определим объемный расход жидкости в нижней части колонны по формуле (2.66):
5. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.68):
6. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.70):
7. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.72):
Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны составит по (2.61):
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h=0.3 м необходимое для нормальной работы тарелок условие:
,
следовательно, условие выполняется.
Проверим равномерность работы тарелок – рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях ωо,min достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями.
ωо<ωо,min→5.47<6.94, следовательно, тарелки будут работать не всеми отверстиями.
3.7. Расчет числа действительных тарелок графоаналитическим методом (построение кинетических кривых)
Определим вязкость жидкости (бензол и толуол) при температуре t=200C в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.94, 2.95):
а) в верхней части колонны при ;:
б) в нижней части колонны:
Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости при температуре t=200С в верхней и нижней частях колонны по формулам(2.92,2.93):
а) в верхней части колонны при ;
б) в нижней части колонны:
Определим плотность жидкости (смеси) при t=200C в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.46, 2.47):
а) в верхней части колонны:
при ;
б) в нижней части колонны:
при ;
Рассчитаем температурный коэффициент b для верхней и нижней частей колонны по формулам (2.96, 2.97):
а) в верхней части колонны: