Расчётная часть
Материальный баланс
Пусть GD и GW–массовыерасходыдистиллятаикубовогоостатка, кг/час.
Уравнение материального баланса:
–попотокам;
–поНК.
xF |
GF |
GW |
GD |
GV |
GR |
xW |
xD |
GD= 2,52 кг/с, GW = 2,48кг/с.
Сделаем перерасчёт концентраций из массовых долей в мольные. МНК и МВК–мольныемассыНКиВК.
Питание:
Дистиллят:
Кубовый остаток:
17 |
–мольнаядоля НК в паре, равновесном с жидкостью питания.
Вычисляем минимальное флегмовое число:
Рабочее флегмовое число: R = 1,3∙Rmin + 0,3
R = 1,3∙2,31+ 0,3 = 3,303
Находим число питания:
Составляем уравнения рабочих линий:
а) для верхней (укрепляющей) части колонны:
;
; y = 0,77x +0,21
б) для нижней (исчерпывающей) части колонны:
;
; y = 1,32 x– 0,012
18 |
Технологический расчет колонны
Средние концентрации жидкости:
а) верх колонны
б) низ колонны
Средние концентрации пара (по уравнениям рабочих линий):
а) верх колонны:
б) низ колонны:
Находим средние температуры пара и по диаграмме «температура –состав, состав» (t–x, y); которую строим по равновесным данным:
Средние мольные массы пара:
а) верх (кг/кмоль)
б) низ
(кг/кмоль)
Определим средние плотности пара:
а) верх
19 |
б) низ
(кг/м3)
Средняя плотность пара в колонне:
(кг/м3)
Находим температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме t–x, y при xD и xW.
По справочникам определяем:
а) плотность жидкого НК при tВ
(кг/м3) при
б) плотность жидкого ВК при tН
(кг/м3) при
Средняя плотность жидкости в колонне:
(кг/м3)
Максимально допустимую скорость пара в колонне определяем по формуле:
b |
П |
С –коэффициентзависящийотконструкциитарелок, расстояниямежду ними, давления и нагрузки колонны по жидкости.
Коэффициент вычисляем по формуле:
,
где H = 0,35 м (Н= 0,3–0,4 м) –межтарельчатоерасстояние;
20 |
k1–коэффициентобусловленныйтипомтарелки
k1 = 1,15 для клапанных тарелок
k1 = 1,0 для колпачковых тарелок
k1 = 1,2 для ситчатых тарелок
k2 = 1, при атмосферном и повышенном давлениях, k3 = 0,34∙10-3.
м/с
Вычисляем по формуле:
м/с
Определяем мольную массу дистиллята:
Средняя температура пара в колонне:
Объёмный расход пара в колонне:
м3/с
Вычисляем диаметр колонны:
(м)
Из каталога “Колонныеаппараты”выбираемближайшийдиаметрколонны.
D = 1,8 м.
213 |
где R–радиусколонны.
Определяем периметр слива по формуле:
П=(0,7-0,75)·D
П=0,7·0,6=0,42(м)
- определяют по формуле (выведенной из системы уравнений):
Определяем среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны:
кг/кмоль
Объёмный расход в верхней части колонны:
м3/ч
Линейная плотность орошения в верхней части колонны
Сравниваем q1 c ранее принятым значением . Разность между ними небольшая, значит принимаем q =15 м2/ч.
Определение числа тарелок и высоты колонны.
22 |
Общее число тарелок в колонне: n = 12+24=36
Вычислим число действительных тарелок в верхней и нижней частях колонны с запасом 15 %:
n = 1,15 ∙ 36 = 41,4≈42
Тарелка питания: nП = 6 ∙ 1,15 = 6,9≈7. Значит тарелка питания имеет 7-й номер.
Высота тарельчатой части колонны:
HT = (n-1)∙H
HT = (42– 1)∙0,35 = 14,35 (м)
Общая высота колонны:
H = (n-1)∙H+h1+h2+h3
h1 –высота зоны над верхней тарелкой, необходимая для монтажа штуцера распределителя жидкости и сепарации потоков, принимается в пределах 1,0-1,2м.
h2 –высотазонысепарациисырьевогопарожидкостногопотока (атакже для монтажа отбойников) принимается в пределах 1,1-1,2м.
h3 –высотазоныподнижнейтарелкой, необходимаядлясозданиястолба жидкости, обеспечивающего самотек, принимается в пределах 1,1-1,2м.