Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метиловый - этиловый спирт (стр. 4 из 7)

Таблица – Параметры, необходимые для построения кинетической кривой.

х		0,1		0,3	0,4	0,6	0,8
tgα=m	1	1,9	1,1	2,0	1,24	0,99	0,51	0,06
Ky	0,037	0,026	0,025	0,021	0,026	0,028	0,033	0,041
ny	0,65	0,46	0,43	0,36	0,44	0,48	0,57	0,7
η	0,48	0,38	0,35	0,3	0,36	0,38	0,44	0,5
АВ, мм	3,4	1,5	1	3,5	4,3	6,8	4,2	1,1
АС, мм	7	2	8	14	10	19	19,9	14,1

Построение кинетической кривой.

Между кривой равновесия и линиями рабочих концентраций в соответствии с табличными значениями х проводим ряд прямых, параллельных оси ординат (Приложение В1).

Измеряем полученные отрезки А₁В₁, А₂В₂ и т. д. Определяем велечину отрезков А₁В₁, А₂В₂ и т. д. Через найденные для каждого значения х точки В₁, В₂ проводим кинетическую кривую, отображающую степень приближений фаз на тарелках равновесию.

Число реальных тарелок n_Д находим путем построения ступенчатой линии между кинетической кривой и рабочими линиями в пределах от 0,07 до 0,95. получаем 46 тарелки, (из которых – 33 в верхней части колонны, 13 – в нижней), которые и обеспечивают разделение смеси в заданных пределах изменения концентраций. Исходная смесь должна подаваться на 33 тарелку сверху.

Высота тарельчатой колонны:

Общая высота колонны:

где h_сеп – расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны,(высота сепаратного пространства), принимаем 1м; h_куб – расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны, (высота кубовой части), принимаем 2,5м [3, приложение Б6].

2. Гидравлический расчет колонны

Для тарелок бесколпачковых (ситчатых, клапанных, струйных и других) величину общего сопротивления можно определить по уравнению:

гдеξ – общий коэффициент сопротивления тарелки, для клапанных тарелок (клапаны полностью открыты) ξ=3,63;

ω_оп – скорость пара в рабочем сечении колонны, м/с;

h_w – высота сливной перегородки, м;

h_ow – подпор, м;

ΔΡ_σ – сопротивление, связанное с преодолением сил поверхностного натяжения на границе жидкость пар при выходе пара из отверстий тарелки в жидкость, Па.

Высоту сливной перегородки h_wвыбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить достаточный слой жидкости на тарелке (h_w+ h_ow)≥40 мм. При малых расходах жидкости,когда подпор h_ow мал, это обеспечивается сливной перегородкой высотой h_w . При больших расходах жидкости,

когда слой жидкости на тарелке составляет 80 мм и более, высота сливной перегородки может быть уменьшена вплоть до h_w=0. В этом случае необходимый слой жидкости на тарелке обеспечивается за счет подпора жидкости над гребнем слива h_ow .

Скорость газа в интервале устойчивой работы клапанных тарелок может быть определена по уравнению:

где:G – масса клапана, кг;

F_c – доля свободного сечения тарелки, %;

F₀ – площадь отверстия под клапаном, м²;

ζ – коэффициент сопротивления, который может быть принят равный 3.

Принимаем диаметр отверстия под клапанном равным d=70 мм, массу клапана G=0,0025 кг. Следовательно:

Скорость пара в рабочем сечении верхней части колонны:

Скорость пара в рабочем сечении нижней части колонны:

Уровень слоя жидкости на тарелке (подбор) обусловлен высотой сливой перегородки h_wи зависит от расхода жидкости, формы и длины сливной перегородки [].

Для сплошной сливной перегородки:

,

где: L_v – объемный расход жидкости, м³/ч;

В=2,05 – периметр слива, м;

K_ow – поправочный коэффициент, учитывающий влияние стенок колонны на работу сегментного переливного кармана и определяемый по графику, рисунок 4,7 [3].

Расход жидкости, проходящий в верхней части колонны:

Расход жидкости, проходящий в нижней части колонны:

Для определения поправочного коэффициента K_ow находим отношение:

Для верхней части колонны находим отношение :

K_{ow в.}=1,015

Для нижней части колонны находим отношение :

K_{ow н.}=1,025.

Подпор жидкости на тарелке для верхней части колоны:

Подпор жидкости на тарелке для нижней части колоны:

Сопротивление, обусловленное действием си поверхностного натяжения:

гдеr_гидр – гидравлический радиус отверстий, через которые пар выходит в жидкость, м.

гдеF₀, П₀ – площадь, м² и периметр, м отверстий, через которые выходит пар, соответственно

Поверхностное натяжение рассчитываем по формуле:

σ_н = σ_А∙

_н.ср. + σ_В∙(1- _н.ср) ,

где σ_А, σ_В – поверхностное натяжение метилового и этилового спиртов при t_ср.н[1 с. 526] ,

σ_н = 17,7∙10^-3∙00,08 + 17,4∙10^-3∙(1-0,08)= 17,42∙10^-3 н/м.

Тогда сопротивление вызываемое силами поверхностного натяжения будет равно:

а) для верхней части колонны:

а) для нижней части колонны:

Сопротивление тарелки на верхней части колоны: