Определение числа действительных тарелок и высоты колонны - Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метанол
Высоту колонны определяют графо - аналитическим методом, т. е последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты полезного действия тарелок; строим кинетическую кривую и определяем число действительных тарелок.
Коэффициент массоотдачи в паровой фазе, кмоль/м2-с, определятся по формуле
![](/images/image102-296.png)
(25)
![](/images/image103-298.png)
Где - коэффициент диффузии паров компонента А в парах компонента В, м/с2;
![](/images/image104-288.png)
- критерий Рейнольдса для паровой фазы.
Коэффициент диффузии паров, м/с2, определяется по формуле
![](/images/image105-279.png)
![](/images/image106-279.png)
Принимаем = 37 см3/моль, = 14,8 см3/моль.
Подставляя значения в формулу (26), получим
А) в верхней части колонны
![](/images/image107-275.png)
м/с2
Б) в нижней части колонны
![](/images/image108-268.png)
м/с2
Критерий Рейнольдса для паровой фазы определяется по формуле
(27)
Где - динамический коэффициент вязкости пара, Па-с, рассчитывается по формуле
(28)
Где, - динамические коэффициенты вязкости компонентов А и В, Па-с.
Динамические коэффициенты вязкости
А) в верхней части колонны, Па-с, при = 92 ?С составляют
![](/images/image109-268.png)
![](/images/image110-259.png)
![](/images/image111-259.png)
![](/images/image112-265.png)
![](/images/image113-254.png)
![](/images/image114-258.png)
![](/images/image115-248.png)
= 0,0114 Па-с, = 0,0114 Па-с.
Подставляя значения в формулу (28) получим
![](/images/image116-234.png)
Па-с
Б) в нижней части колонны, Па-с, при = 75,5 ?С составляют
= 0,012 Па-с, = 0,012 Па-с.
![](/images/image117-231.png)
![](/images/image118-225.png)
![](/images/image119-225.png)
Па-с
Подставляя значения в формулу (27) получим
А) в верхней части колонны
![](/images/image120-211.png)
Б) в нижней части колонны
![](/images/image121-224.png)
![](/images/image122-220.png)
![](/images/image123-210.png)
Подставляя значения в формулу (25) получим
А) в верхней части колонны, кмоль/м2-с
![](/images/image124-217.png)
кмоль/м2-с
Б) в нижней части колонны, кмоль/м2-с
![](/images/image125-209.png)
![](/images/image126-209.png)
![](/images/image127-207.png)
кмоль/м2-с
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, кмоль/м2-с, определяется по формуле
![](/images/image128-207.png)
(29)
![](/images/image129-199.png)
![](/images/image130-190.png)
Где - коэффициент диффузии в жидкости, м2/с
![](/images/image131-194.png)
- средняя мольная масса жидкости в колонне, кг/кмоль
![](/images/image132-188.png)
- диффузионный критерий Прандтля.
![](/images/image133-186.png)
Коэффициент диффузии пара в жидкости, м2/с, (при соответствующей температуре) связан с коэффициентом диффузии при 20 ?С, м2/с,
Следующей приближенной зависимостью
![](/images/image134-187.png)
(30)
Где - температурный коэффициент;
- температура в верхней или нижней части колонны, ?С.
Коэффициент диффузии метанола в воде при 20 ?С, м2/с, определяется по формуле
![](/images/image135-181.png)
(31)
![](/images/image136-172.png)
Где - динамические коэффициенты вязкости жидкости, мПа-с;
- коэффициенты, зависящие от свойств низкокипящего и высококипящего компонентов.
Динамические коэффициенты вязкости жидкости, мПа-с, определяется по формуле
![](/images/image137-172.png)
(32)
Где, - коэффициенты динамической вязкости компонентов А и В при соответствующей температуре, мПа-с, [2 с.516]
![](/images/image138-170.png)
![](/images/image139-164.png)
![](/images/image140-162.png)
![](/images/image139-164.png)
![](/images/image140-162.png)
Принимаем = 0,584 мПа-с, = 1,0 мПа-с при = 20 ?С.
Подставляя значения в формулу (32) получим
А) в верхней части колонны, мПа-с
![](/images/image141-157.png)
мПа-с
Б) в нижней части колонны, мПа-с
![](/images/image142-156.png)
![](/images/image143-158.png)
![](/images/image144-157.png)
мПа-с
Принимаем А = 1,19, В = 2, С = 4,7 по [1 с.289]
Подставляя значения в формулу (31) получим
А) в верхней части колонны, м2/с
![](/images/image145-145.png)
М2/с
Б) в нижней части колонны, м2/с
![](/images/image146-147.png)
![](/images/image147-147.png)
![](/images/image148-141.png)
М2/с
Температурный коэффициент, определяется по формуле
![](/images/image149-146.png)
(33)
Где - плотность жидкости, кг/м3
![](/images/image150-139.png)
![](/images/image151-133.png)
Принимаем из [1 с.512] = 792 кг/м3, = 998 кг/м3
Подставляя значения в формулу (33), получим
A) в верхней части колонны
![](/images/image152-136.png)
Б) в нижней части колонны
![](/images/image153-132.png)
Подставляя значения в формулу (30) получим
A) в верхней части колонны
![](/images/image154-130.png)
м2/с
Б) в нижней части колонны
![](/images/image155-127.png)
м2/с
Рассчитываем коэффициент динамической вязкости жидкости в верхней и нижней части колонны при средней температуре по формуле (32)
A) в верхней части колонны, Па-с, при t =69,5оС
![](/images/image156-133.png)
Принимаем по [1 с.516] = 0,322 мПа-с, = 0,416 мПа-с.
Па-с
Б) в нижней части колонны, Па-с, t=80,5оС
Принимаем по [1 с.516] = 0,289 мПа-с, = 0,355 мПа-с.
![](/images/image157-135.png)
![](/images/image158-132.png)
![](/images/image159-127.png)
Па-с
Диффузный критерий Прандтля определяется по формуле
![](/images/image160-128.png)
(34)
Подставляя значение в формулу (34), получим
A) для верхней части колонны
Б) для нижней части колонны
![](/images/image161-125.png)
![](/images/image162-124.png)
![](/images/image163-122.png)
![](/images/image164-119.png)
![](/images/image165-118.png)
Средняя мольная масса жидкости в колонне, кг/кмоль, определяется по формуле
![](/images/image166-119.png)
![](/images/image167-117.png)
(35)
Подставляя значение в формулу (34), получим
A) для верхней части колонны, кг/кмоль
![](/images/image168-112.png)
кг/кмоль
Б) для нижней части колонны, кг/кмоль
![](/images/image169-117.png)
![](/images/image170-113.png)
![](/images/image171-106.png)
кг/кмоль
Подставляя значения в формулу (29), получим
A) для верхней части колонны, кмоль/м2-с
![](/images/image172-109.png)
кмоль /м2-с
Б) для нижней части колонны, кмоль/м2-с
![](/images/image173-107.png)
![](/images/image174-109.png)
![](/images/image175-110.png)
кмоль /м2-с
Коэффициент массопередачи, кмоль /м2,-определяется по формуле
![](/images/image176-105.png)
![](/images/image177-106.png)
(36)
Где m - среднее значение тангенса угла наклона
Для определения угла наклона разбиваем ось х на участки и для каждого из них находим среднее значение тангенса как отношение разности координат (у*-у) к разности абцисс (х*--х) в том же интервале, т. е.
![](/images/image178-104.png)
(37)
Подставляя значения в формулу (37), получим
![](/images/image179-101.png)
Подставляя значения коэффициентов массоотдачи вn и вж, в формулу (36) получим
кмоль /м2
кмоль /м2
кмоль /м2
кмоль /м2
кмоль /м2
![](/images/image180-103.png)
![](/images/image181-103.png)
![](/images/image182-102.png)
![](/images/image183-96.png)
![](/images/image184-97.png)
![](/images/image185-96.png)
![](/images/image186-94.png)
![](/images/image187-93.png)
![](/images/image188-86.png)
![](/images/image189-88.png)
![](/images/image190-87.png)
кмоль /м2
Число единиц переноса, определяется по формуле
![](/images/image191-88.png)
(38)
Где - отношение рабочей площади к свободному сечению колонны
Принимаем = 0,8
Подставляя значения в формулу (38), получим
![](/images/image192-87.png)
![](/images/image193-83.png)
![](/images/image194-85.png)
![](/images/image195-82.png)
![](/images/image196-86.png)
![](/images/image197-83.png)
Коэффициент обогащения тарелки (коэффициент полезного действия тарелки) , определяется по формуле
![](/images/image198-82.png)
(39)
Подставляя значения в формулу (39), получим
![](/images/image199-75.png)
![](/images/image200-80.png)
![](/images/image201-74.png)
![](/images/image202-80.png)
![](/images/image203-77.png)
![](/images/image204-75.png)
Результаты приведенных выше расчетов, начиная тангенса угла наклона необходимых для построения кинетической кривой, приведены в таблице 3
Таблица 3 Параметры, необходимых для построения кинетической кривой
![]() 0,15 | ![]() 0,40 |
0,70 | ||||
![]() 8 |
2,2 |
1,2 |
0,7 |
0,5 |
0,4 | |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
0,07 |
0,08 |
0,1 | |
0,12 |
0,37 |
0,61 |
0,82 |
0,94 |
1,17 | |
0,11 |
0,31 |
0,46 |
0,56 |
0,61 |
0,69 | |
, мм |
16 |
22 |
12 |
13 |
8 |
2 |
, мм |
1,76 |
6,82 |
5,52 |
7,28 |
4,88 |
1,38 |
![](/images/image209-70.png)
![](/images/image210-69.png)
![](/images/image212-70.png)
![](/images/image213-72.png)
Измеряем полученные отрезки, и так далее и делим их в отношении, то есть определяем величину отрезков, .... Через найденные для каждого значения точки проводим кинетическую кривую (рисунок ), отображающую степень приближений фаз на тарелках к равновесию.
![](/images/image208-68.png)
![](/images/image211-70.png)
Число реальных тарелок находим путем построения ступенчатой линии между кинетической кривой и рабочими линиями в пределах от до. Получаем 21 тарелку (10 в нижней части колонны, 11 в верхней), которые и обеспечивают разделение смеси в заданных пределах изменения концентраций. Исходная смесь подается на 21 тарелку сверху.
Общая высота колонны, м, определяется по формуле
![](/images/image214-69.png)
(40)
![](/images/image215-66.png)
Где - расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны,
(высота сепарационного пространства), м;
![](/images/image216-64.png)
- расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны,
(высота кубовой части), м;
![](/images/image217-62.png)
- высота тарельчатой части колонны, м.
Высота тарельчатой части колонны, м, определяется по формуле
![](/images/image218-65.png)
(41)
![](/images/image219-63.png)
![](/images/image220-60.png)
Где - расстояние между тарелками, м;
- действительное число тарелок.
![](/images/image221-62.png)
Принимаем = 0,45м.
Подставляя значения в формулу (41), получим
![](/images/image222-58.png)
м
Принимаем = 1м, = 2 м.
Подставляя значения в формулу (40), получим
м
В соответствии с рассчитанным выше диаметром колонны по каталогу - справочнику [2] подбираем стандартную колонну и тарелки.
Принимаем к установке колонный аппарат диаметром 1600мм; колонна компонуется из однопоточных неразборных нормализированных ситчатых тарелок типа ТС ОСТ 26-805-73. Основные технические параметры приведены ниже:
Диаметр колонны Д, мм.......................................1600
Свободное сечение колонны, м2..............................0,785
Тип тарелки........................................................ТС
Рабочее сечение тарелки, м2....................................0,713
Диаметр отверстия d, мм.........................................4
Шаг между отверстиями t, мм..................................10
Относительное свободное сечениеFс,%.............................5
Сечение перелива, м2.............................................0,036
Относительная площадь перелива, %................................4,6
Периметр сливной перегородки Lс, м..........................0,8
Масса, кг.............................................................41,5
Похожие статьи
-
Средняя массовая концентрация хлороформа в бензоле А) в верхней части колонны : (8) Подставляя значения в формулу (8) получим Б) в нижней части колонны...
-
Рекомендуемую скорость пара в колонне, м/с, рассчитывают по уравнению (20) Где С - коэффициент. зависящий от конструкции тарелок, расстояние между...
-
Средняя плотность жидкости по высоте колонны, кг/м3 определяется по уравнению (14) Где, - плотности низкокипящего и высококипящего компонентов при...
-
Определение числа тарелок и высоты колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Высоту колонны определим графо-аналитическим методом, т. е. последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты полезного...
-
Материальный баланс Для расчета необходимо концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразить в массовых долях по формуле (1) Где -...
-
Определение скорости пара и диаметра колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Средние массовые концентрации жидкости А) в верхней части колонны ; Б) в нижней части колонны . Средние мольные концентрации жидкости А) в верхней части...
-
Диаметр ректификационной колонны определим из уравнений расхода Отсюда диаметры верхней и нижней части колонны равны: Рационально принять стандартный...
-
Число реальных тарелок и высота колонны - Ректификационная установка
Действительное число тарелок определяем через средний коэффициент полезного действия (КПД) колоны. Средний КПД колонны найдем по рис.19 [3]. Для этого...
-
Выбор рабочей скорости паров обусловлен многими факторами и обычно осуществляется путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса....
-
Гидравлический расчет тарелок - Ректификационная установка непрерывного действия
В соответствии с рассчитанным выше диаметром колонны подбираем стандартную колонну и тарелки. Принимаем к установке колонный аппарат диаметром 2000 мм;...
-
В соответствии с рассчитанным выше диаметром колонны по приложениям (стр.220-221 [2]) подбираем стандартную колонну и тарелки. Принимаем к установке...
-
(12), Определение высоты колонны - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
Принимаем стандартный диаметр обечайки, равным 2,6 м. При этом действительная скорость газа в колонне составит: Действительная скорость в колонне не...
-
Гидравлический расчет аппарата, Определение диаметра колонны - Ректификационная установка
Определение диаметра колонны Диаметр тарельчатой колонны определяют, исходя из величины рабочего сечения тарелки. Под рабочим сечением тарелки понимают...
-
Принимаем среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок со стороны конденсирующегося водяного пара, со стороны кубового остатка (почти чистый...
-
Материальный баланс Концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразим в массовых долях по формуле: , Где xA - массовая доля...
-
Рис. 1. 1 --емкость для исходной смеси; 2 --насос; 3 --теплообменник-подогреватель; 4 --кипятильник; 5 -- ректификационная колонна; 6 --дефлегматор; 7 --...
-
Надежная работа переливного устройства определяется скоростнями движения в перетоке и зазоре между нижним срезом переточной трубы и основанием кармана....
-
Исходная смесь из промежуточной емкости Е1 центробежным насосом подается в теплообменник - подогреватель П, где подогревается до температуры кипения....
-
Простая перегонка. Фракционная перегонка. Перегонку проводят путем постепенного испарения жидкости, находящейся в перегонном кубе. Образующиеся пары...
-
Количество орошения и число теоретических тарелок, Материальные потоки - Ректификационная установка
Для технологического расчета ректификационной колоны необходимо построить зависимость между фазами в координатах у - х и диаграмму t - х, у (рис. 2)....
-
Введение - Ректификационная установка непрерывного действия
Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки,...
-
Введение - Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метанол
Одним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или большего числа летучих компонентов, является...
-
Уточняем значение критерия Рейнольдса Re . Критерий Прандтля для воды при средней температуре t2=28єС равен , Где л2=0,611 - коэффициент теплопроводности...
-
Далее производим расчет поверхности всех теплообменников ректификационной установки. Кипятильник Температурные условия процесса. Согласно заданию...
-
Расчет ступенчатой колонны производственного здания - Метрология, стандартизация и сертификация
1. Исходные данные: Расчетные усилия верхней части колонны М=193,0кН*м; N=-300,6кН; М=-346,32кН*м; N=-455,37кН Расчетные усилия нижней части колонны...
-
Расчет высоты сливного порога, Межтарельчатый унос жидкости - Ректификационная установка
Высоту сливного порога вычислим для верхней и нижней частей колонны. Для этого определим высоту слоев жидкости над сливными порогами и глубину барботажа...
-
Тепловой расчет колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Расход теплоты, получаемой жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны QK = QD + G d C d T d + GW CW TW - GF CF TF +QПот, Где QD - расход...
-
Материальный баланс Массовый расход дистиллята GD=1.2 кг/с (см. задание) XD =95 мольн. XF=22 мольн. XW=5 мольн. Для дальнейших расчетов необходимо...
-
Простые и сложные ректификационные колонны - Промышленные установки нефти и газа
Для осуществления процесса перегонки используют ректификационные колонны. Различают колонны простые, для разделения сырья на два компонента (дистиллят и...
-
В холодильнике происходит охлаждение дистиллята от температуры конденсации до 30°С. Температурная схема процесса 80,8> 30 38 18 ДtБ=42,8 ДtМ=12...
-
В результате проведенного расчета мы определили: Диаметр D = 1400мм и высоту колонны H = 23,5м. Произвели гидравлический и тепловой расчет колонны....
-
В холодильнике происходит охлаждение дистиллята до температуры конденсации до 300С. 82,50С 300С 380С 180С Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой...
-
Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны Где - расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой от...
-
Расчет гидравлического сопротивления колонны - Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
Гидравлическое сопротивление обуславливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер [6, с.201]. Для тарельчатых колонн...
-
Вес конструкций покрытия Нагрузками от веса покрытия являются вес кровли и фермы со связями. На 1 погонный метр фермы нагрузки собираются с ширины...
-
Заключение - Ректификационная установка непрерывного действия
В результате проведенного расчета подобрана ректификационная колонна со следующими параметрами: диаметр колонны d=2 м, скорость пара в колонне щ=0,55...
-
Определение частоты вращения ведомой звездочки мин-1. 3.3.2. Наибольшая рекомендуемая частота вращения малой звездочки для выбранной цепи мин-1 (таблица...
-
Технологическая схема ректификационной установки - Ректификационная установка
Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол - толуол показана на рис 1. Исходная смесь из...
-
Расчет теплообменных аппаратов, Дефлегматор - Ректификационная установка
Дефлегматор Для конденсации паров, выходящих из ректификационной колонны принимаем дефлегматор водяного охлаждения. Выбирая его тип, определим площадь...
-
Введение - Ректификационная установка
Ректификационный установка орошение колонна Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных...
Определение числа действительных тарелок и высоты колонны - Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метанол