Расчет материального баланса установки АВТ. Проектирование аппарата вторичной перегонки бензина (стр. 7 из 11)
7.1.11.4 Расчет расхода исходной смеси, (кмоль/час)
(7.1.11.4.1) 
7.1.11.5 Расчет расхода дистиллята (кмоль/ч)
(7.1.11.5.1) 
Вписыванием тарелок между рабочей и равновесной линиями нахожу число тарелок – 10. Учитывая небольшую эффективность тарелок по Мэрфри (и практические данные) примем 34 тарелок. Из них: в укрепляющей части – 14 тарелок, в исчерпывающей – 20 тарелок.
7.2 Определение диаметра колонны
Диаметр колонны определяется в зависимости от максимального расхода паров и их допустимой скорости в свободном сечении колонны.
(7.2.1)Выбираем сечение в верхней части колонны
7.2.1 Расчет объёма паров проходящих за час через сечение колонны
Давление в колонне: Р = 0,13 МПа:
, (7.2.1.1)где Т – температура системы, К;
Р – давление в системе, МПа;
Gi– расход компонента, кг/ч;
Мi– молекулярная масса компонентов;
Z– коэффициент сжимаемости.
7.2.1.1 Определяем приведенные температуру и давление для фр. 105-1400С (С8Н18 октан, t= 1320C= 405К; ρ = 0,738 кг/м3).
(7.2.1.1.1) 
(7.2.1.1.2)По известным величинам средней температуры кипения и плотности находим значения Ткр и Ркр
Тогда по формулам (7.2.1.1.1) и (7.2.1.1.2) получаем
7.2.1.2 Коэффициент сжимаемости определяем по графику в зависимости от приведенных температур и давлений
Z= 1,0
Находим объём паров проходящих за час через сечение колонны по формуле (7.2.1.1)
7.2.2 Расчет допустимой скорости паров, м/с
(7.2.2.1)где К – коэффициент зависящий от расстояния между тарелками в колонне и условий ректификации (при расстоянии 0,6м К = 740).
ρж – плотность жидкости (738 кг/м3);
ρп – плотность паров.
(7.2.2.2) 
Рассчитываем по формуле (7.2.2.1) допустимую скорость паров
Отсюда по формуле (7.2.1) находим
Принимаем ближайший стандартный диаметр колонны по ГОСТ 16453-70 DСТ = 2,6 м.
7.2.3 Выбор тарелки:
По каталогу для колонны диаметром 2600мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС-Р со следующими конструктивными размерами:
- свободное сечение колонны, м2 5,3
- рабочее сечение тарелки, м2 4,787
- диаметр отверстия, мм 8
- шаг между отверстиями, мм
- относительное свободное сечение тарелки,% 16,7
- сечение перелива, м2 0,258
- высота переливной перегородки, мм 30
- относительная площадь перелива,% 4,88
- масса, кг 200
Сетчатые тарелки представляют собой перфорированные полотна с отверстиями диаметром 2-8мм, снабженные переточными устройствами. Эти тарелки более просты по устройству, но обладают более узким диапазоном устойчивой работы. При малых нагрузках по пару жидкость протекает через отверстия, а при больших – уносится потоком газа на вышележащие тарелки. Кроме того, нормальная работа ситчатых тарелок возможна только при условии сохранения чистоты отверстий. Поэтому применение таких тарелок допустимо лишь при разделении жидких смесей, не содержащих взвешенных твердых частиц и не образующих осадки в ходе процесса.
7.3Определение высоты колонны
Примем расстояние между тарелками 0,6м.
(7.1.1)7.3.1 Определение расстояния от верхнего днища до первой ректификационной тарелки h1, м
7.3.2 Определение высот укрепляющей и исчерпывающей частей колонны h2 и h4, м
где а – расстояние между тарелками (0,6 м)
7.3.3 Определение расстояния между укрепляющей и исчерпывающей частями колонны h3
h3 берут из расчета расстояния между тремя тарелками
7.3.4 Определение расстояния между нижней тарелкой и жидкостью h5
h5 принимают равной 2 м.
7.3.5 Определение высоты жидкости h6, м
Высоту h6 определяют, исходя из запаса остатка на 600 с. Объём фр. 140 – 1800С внизу колонны составляет:
Площадь поперечного сечения колонны, м2:
7.3.6 Высоту опоры h7 принимают, исходя из практических данных, равной 4 м.
Общая высота колонны К-5 по формуле (3.1.1) составляет:
8. Гидравлический расчет
Гидравлическое сопротивление тарелок колонны DРК определяют по формуле:
, (8.1)где DРВ и DРН – гидравлическое сопротивление одной тарелки соответственно верхней и нижней частей колонны, Па.
Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки складывается из трех слагаемых:
, (8.2)где DРС – сопротивление сухой тарелки;
DРГ-Ж – сопротивление газо – жидкостного слоя на тарелках;
DРs - сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения;
8.1 Расчет сопротивления сухой тарелки:
, (8.1.1)где x - коэффициент сопротивления (для ситчатой тарелки x = 1,1-2,0)
w - скорость пара в рабочем сечении тарелки;
FC- cвободное сечение тарелки (16,7%);
ρy– средняя плотность паров;
8.1.1 Расчет средней плотности паров, кг/м3
(8.1.1.1)8.1.1.1 Расчет плотности паров в верхней части колонны
8.1.1.2 Расчет плотности паров в нижней части колонны
8.1.2 Расчет скорости пара в рабочем сечении тарелки
, (8.1.2.1)где D– диаметр колонны, м;
uд – допустимая скорость паров;
ST– рабочее сечение тарелки;
По уравнению (8.1.1) находим сопротивление сухой тарелки
8.2 Расчет сопротивления газо-жидкостного слоя
(8.2.1)где h0 – высота светлого слоя жидкости на тарелке;
8.2.1 Расчет высоты светлого слоя жидкости на тарелке,м
, (8.2.1.1)где,
- удельный расход жидкости на 1м ширины переливной перегородки, м2/с;b-ширина переливной перегородки, м;
-высота переливной перегородки, м; 
, 
-поверхностное натяжение жидкости и воды при средней температуре в колонне, Н/м;