Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензолтолуол (стр. 6 из 8)

Для пересчета мольных единиц в массовые рассчитаем среднюю молекулярную массу для жидкости и паров на каждой тарелке:

(62)

(63)

По нодам на изобаре рис.20 определим координаты

и для каждой тарелки и рассчитаем для каждой тарелки и

Таблица 8 – Массовый расход пара и жидкости по высоте колонны

№					g, кмоль/ч	G, кмоль/ч	g, кг/ч	G, кг/ч
1	0,955	0,977	78,632	78,322	278,949	103,681	21934,238	8120,500
2	0,918	0,961	79,148	78,546	274,855	382,630	21754,239	30054,030
3	0,864	0,936	79,904	78,896	272,476	378,536	21771,959	29864,988
4	0,785	0,896	81,010	79,456	268,959	376,157	21788,336	29887,964
5	0,686	0,839	82,396	80,254	261,118	372,640	21515,061	29905,814
6	0,584	0,770	83,824	81,220	255,907	364,799	21451,167	29628,953
7	0,498	0,700	85,028	82,200	252,497	359,588	21469,287	29558,149
8	0,425	0,638	86,050	83,068	249,629	356,178	21480,591	29586,963
9	0,375	0,588	86,75	83,768	247,929	353,310	21507,884	29596,084
10	0,338	0,547	87,268	84,342	337,506	224,968	29453,466	18974,228
11	0,293	0,495	87,898	85,070	337,524	224,254	29667,676	19077,323
12	0,244	0,426	88,584	86,036	335,776	224,272	29744,341	19295,500
13	0,192	0,355	89,312	87,030	333,924	222,524	29823,410	19366,267
14	0,143	0,275	89,998	88,150	335,867	220,672	30227,391	19452,271
15	0,100	0,200	90,600	89,200	335,897	222,616	30432,271	19857,335
16	0,068	0,138	91,048	90,068	333,903	222,646	30401,165	20053,238
17	0,042	0,088	91,412	90,768	335,104	220,651	30632,484	20028,059
18	0,025	0,050	91,650	91,300	113,252	221,852	10379,500	20255,090

По таблице 8 построим график паровых и жидкостных нагрузок по высоте колонны (Рис.25).

Рисунок 25 – Массовый расход паровых и жидкостных нагрузок

Зависимость флегмового и парового числа от числа тарелок

По данным таблицы 7 построим кривую зависимости между флегмовым и паровым числом и числом теоретических тарелок (Рис.16).

По графику зависимости видно, что флегмовые и паровые числа практически не меняются от тарелки к тарелке.

Рисунок 26 – Зависимость флегмового и парового числа от числа тарелок

Определим удовлетворяет ли найденное нами флегмовое число в режиме рабочего орошения рабочим условиям, т.е. лежит ли точка А с координатами (R_РРО, N_РРО) в пределах рабочей области. N – число тарелок в режиме рабочего орошения.

Рисунок 27 – Зависимость флегмового числа от числа тарелок

N_min=9, R_min=1,943

Точка А: N_раб=18, R_раб=2,39

Точка А лежит в рабочей области. Расчеты верны.

3.8 Расчет фактического числа тарелок

, (64)

Где

- фактическое число тарелок всей колонны;

- теоретическое число тарелок

=18 – число теоретических тарелок колонны

=9 – число теоретических тарелок укрепляющей части колонны;

=9 – число теоретических тарелок отгонной части колонны;

- КПД тарелок;

=0,4-0,6 – для укрепляющей части колонны, принимаем =0,5;

=0,3-0,4– для отгонной части колонны, принимаем =0,35;

Число тарелок в верхней части колонны:

Число тарелок в нижней части колонны:

Всего в колонне 39 тарелки.

3.9 Расчет диаметра колонны

Диаметр колонны рассчитывается по допустимой скорости паров в самом нагруженном по парам месте колонны. Для определения самого нагруженного места колонны необходимо произвести расчет объемных расходов пара и жидкости по высоте колонны.

Для расчета объемных расходов необходимо определить плотности пара и жидкости. Сначала для жидкости пересчитаем мольные доли в массовые:

(65)

Затем определяем средние плотности жидкости на каждой тарелке:

(66)

Где

и - плотности бензола и толуола, кг/м³ (см. табл.1)

Плотности жидкости при температуре t определятся из уравнения:

, кг/м³ (67)

где

- коэффициент объемного расширения жидкости;

(68)

Плотность пара рассчитывается следующим образом:

, кг/м³ (69)

Где Т₀ – температура при нормальных условиях, Т₀=273 К;

Т=t+273, К; t – температура паров, °С;

- давление при нормальных условиях, =760 мм.рт.ст.;

- давление верха или низа колонны, мм.рт.ст.

Давление верха колонны рассчитывается по формуле:

, мм.рт.ст. (70)

Где

- давление в зоне питания;

N – номер тарелки, считая от зоны питания.

, мм.рт.ст. (71)

Таким образом, объемные расходы пара и жидкости найдутся по формулам:

(72)

(73)

Проведем данный расчет для первой тарелки колонны: