Расчет ректификационной колонны
1.7.1 Определение линейной скорости паров
Средние мольная В и массовая концентрации НКК в флегме в верхней части колонны:
= = 0,433;
= = 0,55.
Средние мольная и массовая концентрации НКК в флегме нижней части колонны:
= = 0,054;
= = 0,125.
Средние мольные концентрации низкокипящего компонента в паре находятся по уравнениям рабочих линий колонны (17)-(18):
- для верхней части колонны:
у = = 0,550;
- для нижней части колонны :
у = = 0,300.
Средние температуры пара в концентрационной tВ и отгонной tН частях колонны определяются для средних концентраций пара уВ и уН по изобарным температурным кривым кипения и конденсации смеси этанол - вода (приложение В рисунок В.1):
t= 82,3 0С; tН = 91,2 0С.
Средние молярные массы пара в верхней М и нижней М частях колонны:
М = = 33,4 кг/кмоль;
М = = 26,4 кг/кмоль.
Средние давления в верхней и нижней частях колонны:
= = 116,8 кПа;
= = 119,3 кПа..
Средние плотности пара в верхней и нижней частях колонны:
= = 1,32 кг/м;
= = 1,04 кг/м.
Средние плотности флегмы в верхней и нижней частях колонны:
, откуда = 821,3 кг/м;
, откуда = 931,8 кг/м.
Средние объемные расходы пара в верхней Vв и нижней Vн частях колонны:
Vв = = 1,64 м/с;
V = = 2,09 м/с.
Максимально допустимая линейная скорость пара в верхней и нижней частях колонны определяются по уравнению (40). Принимаем расстояние между клапанными тарелками h = 0,4 м /3/. Значение коэффициента С, входящего в уравнение, определяем по графику /2/.
(40)
где с, с - плотности жидкости и пара.
= 0,058 = 1,45 м/с;
= 0,058 = 1,74 м/с.
Диаметр колонны в верхней D и нижней D частях рассчитывается по формуле:
D = (41)
где V - объемный расход паровой фазы в колонне.
D = = 1,26 м;
D = = 1,30 м.
Поскольку диаметры обеих частей колонны близки, принимаем диаметр колонны D одинаковым, для всего аппарата. В соответствии с нормальным рядом диаметров колонн (ГОСТ 9617-76) принимаем D = 1,4 м.
Фактическая скорость пара в верхней и нижней частях колонны в соответствии с уравнением (39) составит:
= (42)
= = 1,06 м/с;
= = 1,36 м/с.
По ОСТ 26-666 - 72 принимаем следующие размеры клапанной тарелки: ширина щели b = 6 мм, шаг щелей t = 24 мм, высота тарелки s = 4 мм; свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) - 14 % от общей площади тарелки; материал - углеродистая сталь.