2.2.2. Скорость газа и диаметр колонны

Выбор рабочей скорости паров обусловлен многими факторами и обычно осуществляется путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса. Для ректификационных колонн, работающих в пленочном режиме при атмосферном давлении, рабочую скорость можно принять на 20–30 % ниже скорости захлебывания [5]. Предельную фиктивную скорость пара , при которой происходит захлебывание насадочных колонн, определяют по уравнению [6]:

(2.9)

где , – средние плотности жидкости и пара, кг/м³; – в мПа·с.

Поскольку отношения L/G и физические свойства фаз в верхней и нижней частях колонны различны, определим скорости захлебывания для каждой части отдельно.

Найдем плотности жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны при средних температурах в них и .

Средние температуры паров определим по диаграмме t – х, у (см. рис. 2.2. б) по средним составам фаз: – 89°С; = 102 °С.

Тогда:

(2.10)

Отсюда получим:

Плотность физических смесей жидкостей подчиняется закону аддитивности:

где – объемная доля компонента в смеси.

В рассматриваемом примере плотности жидких бензола и толуола близки [7], поэтому можно принять

Вязкость жидких смесей μ_x находим по уравнению [8]:

(2.11)

где и – вязкости жидких бензола и толуола при температуре смеси из [7].

Тогда вязкость жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равна:

Откуда:

Предельная скорость паров в верхней части колонны :

Откуда = 1,96 м/с.

Предельная скорость паров в нижней части колонны :

Откуда = 1,59 м/с.

Примем рабочую скорость w на 30 % ниже предельной:

Диаметр ректификационной колонны определим из уравнения расхода:

(2.12)

Отсюда диаметры верхней и нижней части колонны равны соответственно:

Рационально принять стандартный диаметр обечайки d = 1,6 м (см. разд. 1.1.4) одинаковым для обеих частей колонны. При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:

что составляет соответственно 52 и 66 % от предельных скоростей.