Расчет ректификационной колонны для разделения смеси "ацетонтАУуксусная кислота" при атмосферном давлении
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
;
и сравнить его с допустимым значением:
(53)
где расстояние между тарелками, м;
площадь сечения перелива,
коэффициент, характеризующий вспениваемость жидкости в переливном устройстве;
время, выраженное в с.
Для нормальной работы без захлёбывания необходимо, чтобы выполнялось условие .
Максимально допустимая скорость жидкости в переливном устройстве выбирается по наименьшей величине рассчитанной по трём соотношениям:
(54)
(55)
(56)
где максимально допустимая скорость жидкости в переливном устройстве, расстояние между тарелками, м;
коэффициент, значения которого зависят от свойств разделяемой смеси и изменяется в пределах от 0,6 до 1.
Для проектного расчёта рекомендуется принять .
По соотношениям (54)-(56) рассчитаем максимально допустимая скорость жидкости в переливном устройстве:
Фактическая скорость жидкости в переливном устройстве определяется по соотношению:
(57)
где объемный расход жидкости,
площадь сечения перелива, .
При этом должно выполняться условие:.
3.5.5Определение кинетических параметров
Независимо от того, каким способом находятся число реальных тарелок или ступеней, необходимо определить коэффициенты массоотдачи. Сложность расчета коэффициентов массоотдачи заключается прежде всего в том, что отсутствуют обобщенные закономерности для определения кинетических коэффициентов процесса ректификации. В наибольшей степени это относится к колоннам диаметром более 0,8 м. Большинство рекомендаций сводится к использованию для расчета ректификационных колонн кинетических зависимостей, полученных при исследованиях абсорбционных процессов.
Коэффициент масоотдачи пара можно рассчитать по следующему соотношению:
, (58)
где диффузионный критерий Пекле;
рабочая скорость газа (пара), отнесенная к единице рабочей площади тарелки, ; высота газожидкостного (барботажного) слоя, м;
коэффициент диффузии для газовой (паровой) фазы,
Теперь по соотношению (58) рассчитаем коэффициент массоотдачи :
Коэффициент масоотдачи жидкости можно рассчитать по следующему соотношению:
, (59)
где диффузионный критерий Пекле; высота газожидкостного (барботажного) слоя, м; коэффициент диффузии для жидкой фазы, ; плотность орошения,
Теперь по соотношению (59) рассчитаем коэффициент массоотдачи :
3.5.6Локальная эффективность тарелки
Локальная эффективность зависит от модели структуры потока, принятой для газовой(паровой) фазы (для жидкости предполагается полное перемешивание):
для модели идеального вытеснения:
, (60)
где общее число единиц переноса по газовой (паровой) фазе на тарелке.
Общее число единиц переноса можно рассчитать по уравнению:
(61)
где число единиц переноса по газовой (паровой) и жидкой фазам на тарелке;
тангенсы угла наклона соответственно рабочей и равновесной линий.
Частные числа единиц переноса определяются либо по эмпирическим формулам, либо по уравнениям:
(62)
(63)
где коэффициенты массоотдачи по газовой (паровой) и жидкой фазам, отнесенные к единице рабочей площади тарелки, ;
рабочая скорость газа (пара), отнесенная к единице рабочей площади тарелки, ;
плотность орошения,
Определим тангенс угла наклона рабочей линии:
-для верхней части колонны:
(64)
-для нижней части колонны:
(65)
Определим тангенс угла наклона равновесной линии по формуле:
(66)
Рассчитаем общее число единиц переноса по уравнению (61):
А по уравнению (60) определим локальные эффективности тарелок:
3.5.7Расчет высоты колонны
Определим число реальных ступеней по формуле:
(67)
где число теоретических тарелок в колонне;
локальная эффективность тарелки.
Реальное число тарелок в верхней части колонны 7, в нижней - 9, всего 16 тарелок.
Определение высоты тарельчатой части колонны проводится по уравнению:
(68)
где число реальных ступеней;
расстояние между тарелками, м.
м
3.5.8Определение высоты колонны и гидравлического сопротивления
Общая высота колонны включает высоту ее тарельчатой части и определяют по формуле:
(69)
где расстояния между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м.
Гидравлическое сопротивление тарелки можно определить как сумму сопротивлений:
(70)
где сопротивление сухой тарелки, Па;
сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, Па (т.к. его значение пренебрежимо мало в проектировочных расчётах его не учитывают); сопротивление газожидкостного(барботажного) слоя, Па.
Сопротивление сухой тарелки определяется по уравнению:
(71)
где скорость газа (пара) в свободном сечении тарелки; коэффициент сопротивления (для колпачковых тарелок ).
Па
Па