Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?коростях происходит увеличение потоком пара жидкости с нижележащих тарелок на тарелки, лежащие выше, т.е. механический унос жидкости, и слияние отдельных пузырьков пара в струю, и в результате этого уменьшается поверхность контакта фаз и длительность контакта.
Расчет рабочей скорости пара в верхней и нижней частях колонны по уравнению:
а) в верхней части колонны:
(2.54)
б) в нижней части колонны:
(2.55)
где С коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости.
Рис. 2.19. Значения коэффициента С: А, Б колпачковые тарелки с круглыми колпачками;В ситчатые тарелки.
Диаметр колонны определяется по уравнению:
а) в верхней части колонны:
(2.56)
б) в нижней части колонны:
(2.57)
Скорость пара в колонне при стандартном диаметре:
а) в верхней части колонны:
(2.58)
б) в нижней части колонны:
(2.59)
Средняя скорость пара рассчитывается по формуле:
(2.60)
2.7. Гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн
При конструировании тарельчатых колонн следует учитывать гидравлическое сопротивление, в результате которого возникает значительная разность давлений у основания и вершины колонны. Перепад давлений будет тем больше, чем больше число тарелок в колонне и чем выше уровень жидкости на каждой тарелке. Основные сопротивления прохождения паров возникают на входе и на выходе из паровых патрубков и через прорези колпачков (местные сопротивления). Следует также учитывать потери на преодоление гидростатического давления столба жидкости на каждой тарелке. Обычно сопротивление колпачковой тарелки составляет 2550 мм водного столба в условиях работы при атмосферном давлении и несколько ниже при работе под вакуумом.
Гидравлическое сопротивление тарелок:
(2.61)
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки в верхней и нижней частях колонны: а) в верхней части колонны:
(2.62)
б) в нижней части колонны:
, где(2.63)
? коэффициент сопротивления, числовое значение которого можно принимать равным от 1.1 до 2.0;
?0 скорость пара в отверстиях тарелки в .
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
, где(2.64)
? поверхностное натяжение в ;
d0 диаметр отверстий тарелки в .
Объемный расход жидкости в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.65)
б) в нижней части колонны:
(2.66)
Высота слоя над сливной перегородкой в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.67)
б) в нижней части колонны:
, где(2.68)
Lc периметр слива;
?=?пж/?Ж отношение парожидкостного слоя к плотности жидкости, принимается равным 0.5
Высота парожидкостного слоя на тарелке в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.69)
б) в нижней части колонны:
, где(2.70)
hпер высота переливного порога
Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.71)
б) в нижней части колонны:
(2.72)
2.8. Расчет числа действительных тарелок графоаналитическим методом (построением кинетических линий)
Эффективность тарелки по Мэрфи:
(2.73)
(2.74)
(2.75)
, где(2.76)
Ey локальная эффективность по пару;
e межтарельчатый унос жидкости;
? доля байпасирующей жидкости;
S число ячеек полного перемешивания;
m коэффициент распределения компонента по фазам в условиях равновесия;
?=m(R+1)R фактор массопередачи для укрепляющей части;
?=m(R+1)/(R+f) фактор массопередачи для исчерпывающей части.
Локальная эффективность по пару:
, где(2.77)
число единиц переноса по паровой фазе на тарелке(2.78)
скорость пара в рабочем сечении тарелки(2.79)
рабочее сечение тарелки
коэффициент массопередачи(2.80)
?xf, ?yf коэффициенты массоотдачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и паровой фаз
(2.81)
(2.82)
Критерий Фруда:
а) в верхней части колонны:
(2.83)
б) в нижней части колонны:
(2.84)
Паросодержание барботажного слоя:
а) в верхней части колонны:
(2.85)
б) в нижней части колонны:
(2.86)
Высота светлого слоя жидкости:
(2.87)
Удельный расход жидкости на 1м ширины переливной перегородки для верхней и нижней частей колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.88)
б) в нижней части колонны:
, где(2.89)
b ширина переливного порога
Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.90)
б) в нижней части колонны:
(2.91)
Коэффициент диффузии в жидкости при температуре t=200C в верхней и нижней частях колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.92)
б) в нижней части колонны:
(2.93)
?Б, ?Т мольные объемы бензола и толуола, A=B=1 коэффициенты.
Вязкость жидкости при t=200С в верхней и нижней частей колонны:
а) в верхней части колонны:
(2.94)
б)