РГР. Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии
![]()
|
2.9 Расчет фактического числа тарелокРасчёт по вышеописанному алгоритму числа теоретических тарелок, необходимых для получения продуктов ректификации заданного качества, основан на использовании законов Дальтона и Рауля, применимых лишь для идеальных газов и растворов. В реальности поведение газов и растворов в той или иной степени отклоняется от поведения идеальных газов и растворов. А также при однократном контакте не достигается полного равновесия взаимодействующих фаз и давление переменно по высоте колонны. Для определения числа реальных тарелок необходимо принять коэффициент полезного действия тарелок – величина, учитывающая отклонение реального от идеального поведения газов и растворов в процессе ректификации. Для концентрационной (укрепляющей) секции колонны КПД тарелок лежит в пределах 0,5 - 0,7, а для отгонной секции – в пределах 0,3 - 0,5. Так как в нашей схеме применяются парциальный конденсатор и кипятильник с паровым пространством, мы должны их учесть в качестве теоретических тарелок при расчёте. Для каждой секций колонны число реальных тарелок определяется по следующим формулам: ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ƞ - КПД тарелок; ƞ=0,5-0,7 – для укрепляющей части колонны, принимаем ![]() ƞ=0,3-0,5 – для отгонной части колонны, принимаем ![]() Число тарелок в верхней части колонны: ![]() Число тарелок в нижней части колонны: ![]() ![]() По результатам расчётов получаем общее число фактических тарелок в колонне Nф = 32 2.10 Расчет диаметра ректификационной колонныДиаметр колонны рассчитывается по допустимой скорости паров в самом нагруженном по парам месте колонны. Для определения самого нагруженного места колонны необходимо произвести расчет объемных расходов пара и жидкости по высоте колонны. Для расчета объемных расходов необходимо определить плотности пара и жидкости. Сначала для жидкости пересчитаем мольные доли в массовые: ![]() Затем определяем средние плотности жидкости на каждой тарелке: ![]() где ![]() Плотности жидкости при температуре t определятся из уравнения: ![]() где ![]() ![]() Плотность пара рассчитывается следующим образом: ![]() где Т0 – температура при нормальных условиях, Т0=273 К; Т=t+273, К; t – температура паров, °С; ![]() ![]() ![]() Давление верха колонны рассчитывается по формуле: ![]() где ![]() N – номер тарелки, считая от зоны питания. ![]() Таким образом, объемные расходы пара и жидкости найдутся по формулам: ![]() ![]() Проведем данный расчет для первой тарелки колонны: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
Результаты расчетов объемных расходов жидкости и пара для остальных тарелок представлены в таблице 10. По данным таблицы 10 можем сказать, что расход жидкости больше в нижней части колонны, а расход пара – в верхней. Из таблицы 10 видно, что самое нагруженное место по парам в колонне – вторая тарелка. Допустимая скорость паров для трапецевидной тарелки: ![]() где ![]() ![]() ![]() c – коэффициент для расчета скорости паров; для основных типов тарелок с=900 [2]. ![]() ![]() где V – расход пара на второй тарелке, м3/с ![]() Принимаем диаметр колонны D=2,4 м. |