Расчёт ректификационной колонны для разделения смеси уксусная кислота – бензол производительностью 9600 кг/ч

- коэффициент сопротивления  тарелок со свободным сечением 8%; ω₀ = 0,53/0,08 = 7,125 м/с – скорость пара в отверстиях тарелки.

Сопротивление, обусловленное  силами поверхностного натяжения:

где σ = 19,1·10^-3 Н/м – поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны 102^оС (у уксусной кислоты и бензола практически одинаковое поверхностное натяжение); d₀=0,004 м – диаметр отверстий тарелки.

Сопротивление парожидкостного  слоя на тарелке:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

Сопротивление, обусловленное  силами поверхностного натяжения:

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

Периметр сливной перегородки  П находим решая систему уравнений:

где R =1,0 м – радиус тарелки; – приближённое значение площади сегмента.

Решение даёт: П = 1,47 м; b = 0,32 м. Находим Δh:

Высота парожидкостного  слоя:

Общее гидравлическое сопротивление  тарелки в верхней части:

б) Нижняя часть колонны.

Гидравлическое сопротивление  сухой тарелки:

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

при 85°С     σ= 21·10^-3 Н/м

Сопротивление пароожиженного слоя на тарелке:

где – средняя мольная масса жидкости, кг/кмоль V_ж – объёмный расход жидкости, м³/с; П – периметр сливной перегородки, м; k = ρ_пж/ρ_ж – отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаем приближённо равным 0,5.

Общее гидравлическое сопротивление  тарелки в верхней части:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТАРЕЛОК  И ВЫСОТЫ КОЛОННЫ

 

 Находим число ступеней изменения концентрации в верхней части колонны , в нижней части , всего 15 ступеней.

При средней температуре в колонне 93,5 °С давление насыщенного пара уксусной кислоты Р_ук = 300 мм. рт. ст., а бензола Р_б = 1150 мм. рт. ст.

Тогда компонент относительной  летучести компонентов:

Динамическая вязкость уксусной кислоты при 93,5 °С , бензола .

 

 

 

Принимаем динамическую вязкость смеси исходного состава как  среднее арифметическое значение:

Тогда 

Тогда по таблице находим  .

Длина пути, проходимого  жидкостью по тарелке: ,

где b = 0,32

По значению длины пути находим значение поправки на длину  пути. Так как она очень мала, то ею можно пренебречь.

Средний КПД тарелок определяется по уравнению:

Для сравнения рассчитывают средний  КПД тарелки  по критериальной формуле:

,

где

Коэффициент диффузии легколетучего  компонента в исходной смеси:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

_, 

,  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

Молекулярный объем диффундирующего  вещества равен:

Средний КПД тарелки:

Число тарелок определяется по наименьшему  благоприятному значению :

а) в верхней части колонны:

                        7 + 2 = 9                 

_{в) в  нижней части колонны:}

                        19 + 2 = 21              

Общее число тарелок n = 26. С запасом принимаем 30 тарелок, из них 9 тарелок в верхней части и 21 в нижней.

Высота тарельчатой части колонны:

Общее гидравлическое сопротивление  тарелок:

 

 

 

5. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ

Тепловой поток, отдаваемый охлаждающей  воде в дефлегматоре-конденсаторе:

Здесь ,

где r_б,r_у- удельная теплота конденсации CH₃COOH и C₆H₆.

Тепловой поток, получаемый в кубе-испарителе от греющего пара:

 

Здесь тепловые потери Q_пот приняты в размере 3%

Тепловой поток в паровом  подогревателе исходной смеси:

Здесь тепловые потери Q_пот приняты в размере 5%, удельная теплоемкость смеси ^ккал/_кг·К  взята при средней температуре                

Тепловой поток, отдаваемый охлаждающей воде в холодильнике дистиллята:

Изм.

Лист

№ докум.