Проект ректификационной установки для разделения смеси ацетон-метиловый спирт (стр. 3 из 4)

.

= 1,38 м/с,

= 1,42 м/с.

2.5 Определение высоты колонны

Нахождение числа теоретических тарелок графоаналитическим методом. При построении ступенчатой линии между кривой равновесия и рабочей определяем 11 теоретических тарелок.

Из графика х – у определяем тангенс угла наклона равновесной линии и количество тарелок в колонне:

- в верхней части колонны т =

т₁ =

= 1,15, т₂ = = 0,85

т₃ =

= 0,74, т₄ = = 0,71

т₅ =

= 0,67, т₆ = = 0,74

т₇ =

= 0,82, т₈ = = 0,97.

- в нижней части колонны

т₉ =

= 1,30, т₁₀ = = 1,48

т₁₁ =

= 1,76.

Определяем коэффициент массотдачи для паровой фазы:

,

где Nu_n– критерий Нуссельта:

,

Re_n– критерий Рейнольдса,

ω – скорость пара в колонне, м/с,

D_n - коэффициент диффузии для паровой фазы:

,

h – определяющий размер, принятый при обработке опытных данных,

Т – средняя температура пара в соответствующей части колонны, К,

Р – абсолютное давление в колонне, кгс/см²,

М_А и М_Б – молекулярные массы компонентов,

V_А и V_Б – мольные объемы компонентов смеси, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав вещества, см³/атом:

С₃Н₆О V_А = 14,8 · 3+ 3,7 · 6 + 7,4 = 74 см³/атом [1, с. 288]

СН₃ОН V_Б = 14,8 · 1 + 3,7 · 4 + 7,4 = 37 см³/атом

= 209759,

= 161421.

97,07 · 10^-7 м²/с = 0,035 м²/ч,

98,97 · 10^-7 м²/с = 0,036 м²/ч.

= 327,7 кмоль/(м² · ч),

= 259,4 кмоль/(м² · ч).

Коэффициент массотдачи для жидкой фазы определяем по формуле:

,

где Nu_ж – критерий Нуссельта:

,

D_t – коэффициент диффузии газа в жидкости, м²/ч.

Коэффициент диффузии газа в жидкости связан с коэффициентом диффузии при 20 °С:

D_t= D_Ж20 [1 + b · (t - 20)],

где b – температурный коэффициент

,

ρ – плотность жидкости, кг/м³

D_Ж20 - коэффициент диффузии для жидкой фазы (по высококипящему компоненту) при температуре 20 °С:

,

где μ – динамический коэффициент вязкости жидкости при t = 20 °С, мПа · с,

А и В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества (н.к) и растворителя (в.к.).

= 0,016.

= 1,34 ·10^-5 м²/ч.

= 1,34 · 10^-5 · [1 + 0,016 · (57,4 - 20)] = 2,14 · 10^-5 м²/ч,

= 1,34 · 10^-5 · [1 + 0,016 · (61,7 - 20)] = 2,02 · 10^-5 м²/ч.

= 524051,

= 566878.

= 202,1 кмоль/(м² · ч),

= 248,3 кмоль/(м² · ч).

Рассчитываем коэффициент массопередачи по паровой фазе:

.

Для верхней части колонны:

= 114,4

= 137,8

= 149,0

= 152,3

= 157,1

= 149

= 140,7

= 127,4.

Для нижней части ректификационной колонны:

= 110,0

= 101,9

= 91,4.

Определяем число единиц переноса тарелки и коэффициент С_у:

,

где t – температура пара для данного значения Х находим по графику t – x, у;

φ - отношение рабочей площади тарелки к свободному сечению колонны:

= 0,120

Для верхней части колонны:

= 0,074

= 1,077

= 0,090

= 1,094

= 0,097

= 1,102

= 0,099

= 1,104

= 0,102

= 1,107

= 0,097

= 1,102

= 0,092

= 1,096

= 0,084

= 1,088.

Для нижней части колонны:

= 0,071

= 1,074

= 0,066

= 1,068

= 0,059

= 1,061.

Находим отрезок

(сверху колонны)

= 0

= 0

= 2,0

= 5,0

= 5,6

= 5,5

= 4,5