Определение числа тарелок и высоты колонны

3.3 Определение числа тарелок и высоты колонны

Наносим на диаграмму y-x рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации . В верхней части колонны , в нижней части колонны 20, всего 5 ступеней.

 

Число тарелок рассчитываем по формуле:

n= , (26)

где η-средний к.п.д. тарелок.

 

Для определения среднего к.п.д. тарелок η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов

(27)

и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре в колонне, равной 111ºС.

При этой температуре давление насыщенного пара бензина =1411 мм.рт.ст., гексановой фракции =535,1 мм рт.ст.[7, с. 536], откуда

 

 

Динамический коэффициент вязкости бензина при 111ºС равен 0,22· Па·с, гексана 0,19· Па·с [7, с. 556].

Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси

(28)

=0,205·

Тогда

 

По графику [7, с. 323] находим η=0,36.

 

Число тарелок:

а) в верхней части колонны

(29)

б) в нижней части колонны

(30)

= 55

 

Общее число тарелок n=100, с запасом n=105, из них в верхней части колонны 45 и в нижней части колонны 55.

 

Высота тарельчатой части колонны:

где h-расстояние между тарелками, м.

 

32,7м.

Высота колонны складывается из следующих величин:

 

(32)

 

h₁ - расстояние от верхней тарелки до верха колонны:

 

(33)

 

h₂ - высота верхней тарельчатой части:

 

(34)

h₃ - высота зоны питания (эвопарационная часть колонны):

 

(35)

h₄ - высота нижней тарельчатой части:

 

h₅ - расстояние от нижней тарелки до верха слоя жидкости в кубе (сепарационная часть):

 

Принимаем h₅ = 8 м (табл. 8.2 [2])

 

h₆ - высота слоя жидкости в кубе (десятиминутный запас колонны):

 

(37)

 

Где: S – сечение колонны:

(38)

h_юбки - высота юбки:

 

Принимаем h_юбки = 7 м (табл. 8.2 [2])

 

Высота колонны, следовательно:

 

48,46 = 49 м(39)

 

Высота питающей тарелки:

Тепловой расчет:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:

(51)

Здесь

· , (52)

где и - удельные теплоты конденсации бензина и гексановой фракции при 101ºС, соответственно равные 896100 и 781000 .

896100+(1-0,94)·781000=842334+46860=889194().

(Вт)

 

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:

+ (53)

 

Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты, удельные теплоемкости взяты соответственно при =101ºC, ºC и ºC; температура кипения исходной смеси ºС определена по диаграмме t-x,y[приложение 2].

-6 = 6999107,67 (Вт)

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

Q=1.05· (54)

 

Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси

) (55)

=66,5°С.

 

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

Q= ·(, (56)

где удельная теплоемкость дистиллята

взята при средней температуре .

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

Q= (57)

где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре

 

 

Расход греющего пара, имеющего давление и влажности 5%:

а) в кубе-испарителе:

(58)

где =2141· – удельная теплота конденсации греющего пара;

б) в подогревателе исходной смеси:

(59)

где Q-расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси.

Всего: 3,44+1,65=5,09 или 1,41 .

 

Расход охлаждающей воды при нагреве на 20°С:

а) в дефлегматоре

(60)

=

б) в водяном холодильнике дистиллята

(61)

где Q-расход теплоты, отдаваемой окружающей среде в водяном холодильнике дистиллята.

.

 

в) в водяном холодильнике кубового остатка

, (62)

где Q-расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка.

 

 

Расчеты