Определение теоретических и действительных ступеней контакта верхней и нижней частей колонны

 

Приняв рабочее флегмовое число R=1,75, с помощью y - x диаграммы, графически определим число теоретических ступеней контакта (рис. 2.4), которое должна обеспечить проектируемая колонна.

В нашем случае число теоретических ступеней контакта для верхней части равно N_ТВ = 5,5, для нижней N_ТН = 7,5.

Действительное число тарелок:

где η_Т - коэффициент полезного действия тарелки.

 

Рис. 2.4 Графический способ определения числа теоретических ступеней контакта.

 

Практикой установлено, что η_Т является функцией произведения вязкости жидкой фазы μ_см (в мПа·с) и относительной летучести α.[1], а также диаметра колонны.

Относительная летучесть:

где , - давление насыщенных паров соответственно низкокипящего компонента (бензола) и высококипящего компонента (толуола), Па. [3,6]

Давление паров жидкости можно определить по Таблица П 7. Давление паров бензола и толуола представлено в таблица 2.2[6]

Таблица 2.3 Давление паров бензола и толуола в зависимости от температуры

Жид- кость

Давление, мм. рт. ст

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

ºС

Бензол

26,5

45,4

74,7

Толуол

9,7

18,2

25,5

39,5

 

Так как состав жидкой фазы меняется по высоте колонны, то наиболее точным является проведение потарелочного расчета, однако для целей курсового проектирования определим свойства смесей и коэффициент полезного действия только для питающей тарелки. Данное допущение мы также принимали и ранее.

Коэффициент относительной летучести для компонентов смеси на питающей тарелке:

Вязкость гомогенной смеси можно рассчитать по формуле:

где x – мольная доля низкокипящего компонента (бензола) в жидкой фазе; и - вязкость соответственно низкокипящего (бензола) и высококипящего (толуола) компонентов при соответствующей температуре жидкой фазы, Па·с.

Вязкость бензола =0,27мПас; вязкость толуола =0,29 мПаопределили по Таблица П 9 при температуре жидкой смеси на питающей тарелке 92ºС (см. рис. 2.3).

Вязкость жидкой фазы верхней на питающей тарелке при ее температуре 92ºС и мольной доле низкокипящего компонента 0,541

0,285 мПа·с.

Зная α и μ, найдем коэффициент полезного действия тарелки в нижней и верхней частях колонны [1].

При определении к.п.д. тарелок в колоннах большого диаметра (со значением длины пути жидкости м) рекомендуют к значениям, найденным рис. 2.5 давать поправку Δ:

Значения поправки Δ для смесей с приведены на рис. 2.6, l принимать примерно равным диаметру колонны.

 

Рис. 2.5 – Диаграмма для приближенного определения среднего коэффициента полезного действия тарелок.

Рис. 2.6 – Зависимость поправки Δ от пути жидкости на тарелке

Для принятого диаметра колонны 1400 мм

Определим действительное число тарелок для верхней и нижней частей колонны:

принимаем 10 тарелок.

принимаем 13 тарелок.

Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по формуле:

где h – расстояние между тарелками, м; и – расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой, между днищем и нижней тарелкой, м.

Для выбора значения h в зависимости от диаметра колонны D, можно воспользоваться следующими практическими данными, представленными в таблица 2.4:

Таблица 2.4 Рекомендуемое расстояние между тарелками в зависимости от диаметра колонны
м	0–0,6	0,6–1,2	1,2–1,8	1,8 и более
,м	0,15	0,30	0,45	0,60

 

Обычно принимают м, м.

В итоге высота колонны равна: