Расчёт режима работы тарельчатой ректификационной колонны

?Р_Т - гидравлическое сопротивление ступеней контакта, мм ст. жидкости;

?Рпж~ сопротивление жидкости перетеку в сливном устройстве ступе-ней контакта, мм ст. жидкости. Оно рассчитывается по формуле [1, с. 198]:

(63)

где К - коэффициент равный 250, для тарелок с затворной планкой;

а - узкое сечение в переливе равное 0,04 м;

L_V - жидкостная нагрузка, м³/(м-ч).

= 250·(13,31/3600·0,04²))² = 2,12 мм. ст. жидкости

= 250·(58,36/3600·0,04²))² = 41,06 мм. ст. жидкости

Градиент жидкости для тарелок с прямоточным режимом движения жидкости и пара рассчитывают по уравнению [1, с. 198]

64)

Тогда получают для укрепляющей и исчерпывающей части соответственно:

_укр =1,35 / 2 = 0,68 мм ст. жидкости;

?_исч = 3,23 / 2 = 1,61 мм ст. жидкости;

В результате по формуле (66) получают следующие значения высоты светлого слоя жидкости:

h_укр= 50 + 17,02 + 0,68 + 68,37 + 2,14 = 138,20 мм ст. жидкости;

h'_исч= 50 + 47,39 + 1,61 + 100,62 + 41,06 = 240,68 мм ст. жидкости.

Высота вспененного слоя жидкости в сливном устройстве обычно принимается вдвое больше расчетной высоты светлого слоя жидкости.

Тогда высота вспененного слоя жидкости будет равна:

для укрепляющей части - 230,34 мм;

для исчерпывающей части -401,14 мм.

В результате получают:

- для верха колонны:

230,34 < (500 + 40) мм - условие выполняется;

- для низа колонны:

401,14 < (500 + 40) мм - условие выполняется.

б) проверка второго условия нормальной работы сливного устройства .

Считается, что сливное устройство будет нормально работать, если струя

жидкости, вылетая с тарелки, не касается стенки колонны.

Вылет ниспадающей струи жидкости рассчитывают по формуле [1, с. 199]:

…(65)

В результате для укрепляющей и исчерпывающей частей получают:

Уукр = 08 * (17,02 * (400 + 50 - 138,20))^1/2 = 58,28 мм ст. жидкости;

Уукр = 0,8 * (47,39 * (400 + 50 - 240,68))^ш = 79,68 мм ст. жидкости.

Максимальную ширину сливного устройства рассчитывают графиче-ски и получают равной 0,28 м для укрепляющей и 0,34 м для исчерпывающей части колонны

В итоге получают:

- для укрепляющей части:

58,28 < 0,6 * 0,28 * 1000 или 58,28 < 169,23 - условие выполняется;

- для исчерпывающей части:

79,68 < 0,6 * 0,34 * 1000 или 79,68 < 203,08 - условие выполняется;

в) проверка третьего условия нормальной работы сливного устройства Реальное время пребывания жидкости в сливном устройстве должно быть больше допустимого времени пребывания. Реальное время пребывания жидкости в сливном устройстве рассчитывается по формуле [1, с. 199]:

(66)

где В - длина сливной планки, м;

L_у - жидкостная нагрузка, м³/(м-ч);

V_пер - объём перелива, м³, который рассчитывается по формуле [1, с. 199]:

(67)

где S - максимальная ширина сливного устройства, м;

= 0,5 · 0,9 · 0,28 * (400 + 50) / 1000 = 0,06 м³,

= 0,5 · 1,08 · 0,34 * (400 + 50) / 1000 = 0,08 м³,

Тогда реальное время пребывания жидкости в сливном устройстве по формуле (66) составит:

= 0,06 · 3600 / 13,31 · 0,9 = 5,93 с;

= 0,08 · 3600 / 58,36 · 1,08 = 4,39 с.

Допустимое время пребывания жидкости в переливе рассчитывают по формуле [1, с. 199]:

ф_доп = 8-6*h_св/H_мт; (68)

Для укрепляющей и исчерпывающей части допустимое время пребы-вания жидкости в переливе составит:

= 8 - 6 · 138,20 / 400 = 5,93 с;

= 8 - 6 · 240,68 / 400 = 4,39 с;

В результате получают:

- для укрепляющей части:

13,90 > 5,93- условие выполняется;

- для исчерпывающей части:

5,48 > 4,39 - условие выполняется.

Таким образом, и для укрепляющей части и для исчерпывающей части все три условия выполняются, и колонна будет работать в нормальном гид-родинамическом режиме, без захлебывания.

11. Высота ректификационной колонны

Высоту ректификационной колонны рассчитывают по формуле [6, с. 235]

Н = Нв + Нк + (Nсек - 1) * Нмс + Nсек * (N - 1) * Нмт + Ноп, (69)

где Н - высота колонны, м;

Нв - высота верхней части колонны, м;

Нк - высота кубовой части колонны, м;

Nсек- число секций колонны;

Нмс - расстояние между секциями, м;

N - число ступеней контакта в одной секции;

Нмх- расстояние между тарелками, м;

Ноп- высота опоры, принимается 2 м.

Высоту верхней части колонны Нв принимают равной 0,8 * D:

Нв = 0,8 * 1,0 = 0.8 м.

Высоту нижней части колонны Нк принимают равной 1,2 * D:

Нк= 1,2 · 1,2 = 1,44 м.

Колонну разбивают на 2 секции: 1 секций по 7 и одна секция по 7 тарелок. Расстояние в местах установки люков принимают равным 1 м.

Тогда высота ректификационной колонны по формуле (69) составит:

Н= 0,8 +1,44 + (2-1) * 1 + 1 * (7 - 1) 0,4 + 1 * (7 - 1) * 0,4 + 2 = 10,04 м.

Выводы

1) Рассчитано оптимальное флегмовое число R_опт= 1.61.

2) Рассчитано действительное число ступеней контакта для укрепляющей - 7, для исчерпывающей - 7.

3) Рассчитаны основные размеры ректификационной колонны (см. пункт 11).

Список использованной литературы

1 Александров, И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчёта и основы конструирования - 3-е изд., перераб. / И. А. Алек-сандров. - М.: Химия, 1978. - 280 с.

2 Татевский, В. М. Физико-химические свойства индивидуальных уг-леводородов / В. М. Татевский. - М.: Гостопттехиздат, 1960. - 412 с.

3 Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н. Б. Варгафтик. - М. : Наука, 1972. - 720 с.

4 Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие для вузов / К. Ф. Павлов, П. Г. Ро- манков, А. А. Носков. - М.: ООО ТИД Альянс, 2005. - 576 с.

5 Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шер-вуд. - Л. : Химия, 1982. - 592 с.

6 Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической тех-нологии: Пособие по проектированию / Ю. И. Дытнерский. - М.: Химия, 1991.-496 с.

Размещено на Allbest.ru