Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол (стр. 11 из 12)
а) в верхней части колонны:
б) в нижней части колонны:
При х=0,05 в нижней части колонны коэффициент распределения m (тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) равен 2,60.
По формуле (2.80) вычислим коэффициент массопередачи Куf:
Определим число единиц переноса по формуле (2.78):
Рассчитаем локальную эффективность по пару по формуле (2.77):
Фактор массопередачи для нижней части колонны:
, где 
Тогда:
Рассчитаем В по формуле (2.76):
Далее определим значение Е′′mу по формуле (2.75):
Определим Е′mу по формуле (2.74):
Эффективность по Мэрфи находим по формуле (2.73), принимая e, равным 1:
При х=0,60 в верхней части колонны коэффициент распределения m (тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) равен 0.82.
По формуле (2.80) вычислим коэффициент массопередачи Куf:
Определим число единиц переноса по формуле (2.78):
Рассчитаем локальную эффективность по пару по формуле (2.77)
Фактор массопередачи для верхней части колонны:
Рассчитаем В по формуле (2.76):
Далее определим Е′′mу по формуле (2.75):
Определим величину Е′mу по формуле (2.74):
Эффективность по Мэрфи находим по формуле (2.73), принимая e, равным 1:
Интерполяцией определим Y*, необходимое для нахождения Yвых. Для расчета используем данные табл. 3.1.
В верхней части колонны:
при х=0.60:
при х=0.75:
при х=0.90:
В нижней части колонны:
при х=0.05:
при х=0.15:
при х=0.30:
По уравнениям рабочих линий находим Yвх:
В верхней части колонны:
При х=0.60→
При х=0.75→
При х=0.90→
В нижней части колонны:
При х=0.05→
При х=0.15→
При х=0.30→
Используя, ранее рассчитанные Y*, Yвх и Еmy, определим Yвых:
В верхней части колонны:
В нижней части колонны:
Результаты расчета параметров, необходимых для построения кинетической линии, приведены в табл. 3.4:
Таблица 3.4 Данные для построения кинетической линии
| параметр | Нижняя часть | Верхняя часть | ||||
| x | 0.05 | 0.15 | 0.30 | 0.60 | 0.75 | 0.90 |
| m | 2.60 | 1.87 | 1.34 | 0.82 | 0.65 | 0.51 |
| Kyf | 0.09 | 0.10 | 0.11 | 0.10 | 0.10 | 0.11 |
| noy | 4.79 | 5.32 | 5.85 | 5.11 | 5.11 | 5.62 |
| Ey | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 | 0.99 |
| λ | 1.83 | 1.31 | 0.94 | 1.21 | 0.96 | 0.75 |
| В | 2.01 | 1.44 | 1.03 | 1.32 | 1.06 | 0.83 |
| E''my | 2.17 | 1.75 | 1.49 | 1.67 | 1.51 | 1.38 |
| E'my | 1.51 | 1.40 | 1.28 | 1.37 | 1.30 | 1.23 |
| Emy | 0.69 | 0.67 | 0.64 | 0.42 | 0.42 | 0.41 |
| Y* | 0.11 | 0.29 | 0.51 | 0.79 | 0.88 | 0.96 |
| Yвх | 0.06 | 0.21 | 0.43 | 0.72 | 0.82 | 0.92 |
| Yвых | 0.09 | 0.26 | 0.48 | 0.75 | 0.85 | 0.94 |
Используя данные табл. 3.4, наносим на диаграмму равновесия между паром и жидкостью в системе бензол–толуол при флегмовом числе R=2.12 точки, по которым проводим кинетическую линию (см. рис. 3.23).
Рис. 3.23. Определение числа действительных тарелок бензольно-толуольной смеси при флегмовом числе R=2.12
Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями определим число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колонны.
Общее число действительных тарелок:
4. Выбор конструкционного материала аппарата и опор
Оборудование современных процессов нефтепереработки и нефтехимии должно работать при низких и высоких температурах, значительных механических напряжениях, в агрессивных рабочих средах. Поэтому материалы, применяемые в нефтезаводском, нефтехимическом машиностроении, должны непременно обладать радом свойств:
• высокой механической прочностью;
• высокой жаропрочностью, т.е. способностью сохранять необходимую прочность при работе в условиях высоких температур;
• сохранением свойств после резких теплосъемов;
• высокими вязкостью и усталостными свойствами (циклической прочностью) – устойчивостью против знакопеременных или повторных однозначных нагрузок;
• малой склонностью к старению, т.е. к неблагоприятному изменению с течением времени механических свойств, выражающемуся в снижении вязкости и повышении твердости и прочности.
• высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, а также жаростойкостью – устойчивостью против химического разрушения при высоких температурах.
Следовательно, конструкционный материал подбирается в зависимости от таких важных факторов как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико-химические параметры рабочих сред, условия теплообмена, характер гидравлических сопротивлений, вид материала и его коррозийную стойкость, простота устройства и компактность, расположение аппарата, взаимное направление движения рабочих сред, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, расход металла на единицу переданной теплоты и другие технико-экономические показатели. Для изготовления оборудования применяют углеродистые и легированные стали, серый, модифицированный и легированные чугуны, цветные металлы и сплавы, а также неметаллические материалы.
Химические продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяют различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатываются резанием. Добавки легирующих элементов улучшают качество сталей и придают им особые свойство (например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость; никель повышает прочность, пластичность; кремний увеличивает жаростойкость).