Ректификационная установка непрерывного действия
 Скачать 4.69 Mb.
|
1.4 Определение числа теоретических тарелок процесса ректификации графическим способомДля определения числа теоретических тарелок графическим способом на диаграмме y-x (см. приложения), на которой изображена линия равновесия необходимо провести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. При обогреве куба ректификационной колонны острым паром уравнения рабочих линий принимают вид: Для укрепляющей колонны:  ;Для исчерпывающей части колонны:  ; .относительный (на 1 кмоль дистиллята) мольный расход питания (исходной смеси). При   .Построение рабочих линий: При  находят точку A на диагонали квадрата;Откладывают отрезок  на оси ординат (точка D);Соединяют пунктирной линией A и D; При  находят точку C на оси абсцисс;При  находят точку B на линии AD;Соединяют A с B – это рабочая линия укрепляющей части колонны; Соединяют B с C – это рабочая линия исчерпывающей части колонны. Т.к. концентрация НКК в кубовом остатке  очень мала, то графическое построение ступеней процесса проводят при увеличении масштаба в области малых концентраций. Сначала увеличивают масштаб левого нижнего угла диаграммы у-х в 100 раз (рис.3) и строят на нем первую ступень. Затем увеличивают масштаб в 10 раз (рис.4) и строят вторую ступень. Для построения третьей ступени увеличивают масштаб в 2,5 раза (рис.5). дальше строят ступени на основной диаграмме у-х до конца, т.к. дальше линия равновесия очень близка к рабочей линии укрепляющей части колонны и ввиду этого возможны значительные погрешности. Поэтому построение теоретических ступеней процесса заканчивают, увеличив масштаб правого верхнего угла в 2,5 раза (рис.6)В результате оптимизации было получено число теоретических тарелок 13,7507 (см. приложения). При определении числа теоретических тарелок графическим способом было получено 14 тарелок, что совпадает с результатами оптимизации. 1.5 Вычисление числа действительных тарелокС целью упрощения расчета вводят понятие коэффициент полезного действия колонны  , который представляет собой усреднённое значение  . Для многоколпачковых тарелок спиртовых колонн (в частности при разделении смеси этиловый спирт-вода), работающих при атмосферном давлении, рекомендуемое значение  .Тогда число действительных тарелок в верхней части колонны составит  ;А в нижней  .Если  и  чаще всего дробные числа , то  и  – целые числа с округлением в большую сторону. Общее число тарелок в колонне составит  1.6 Определение размеров колонныДля расчёта диаметра колонны необходимо рассчитать следующие параметры. Средние мольные доли низкокипящего компонента в жидкости: а) В верхней части колонны  б) В нижней части колонны  Средние мольные доли НКК в паровой фазе: а) В верхней части колонны  б) В нижней части колонны  Средние температуры пара верхней  и в нижней  частях колонны определяют по t – x,y диаграмме, построенной по данным табл.1 [1] используя значения  и  (на линии конденсации). и  Средние мольные массы пара: а) для верхней части колонны  ; б) для нижней части колонны  ;Средние плотности пара в верхней и в нижней частях колонны рассчитывают по уравнению Клапейрона: а) в верхней части колонны  ;б) в нижней части колонны  ;Где  , а  - параметры, соответствующие нормальным условиям;  – средняя температура пара в верхней и нижней частях колонны;  – рабочее давление в колонне, мм. рт. ст. Так как колонна работает при атмосферном давлении, то в первом приближении можно принять  .Средние температуры жидкости в верхней  и в нижней  частях колонны определяют по t – x,y диаграмме по значениям  и  (на линии кипения).При средних температурах жидкости  и  применяя линейную интерполяцию, по табл. XXX1X [2] определяют плотности воды  и  , а по табл. IV [2] плотности второго компонента смеси (этилового спирта)  и  .Плотности воды: а) в верхней части колонны  б) в нижней части колонны  Плотности этилового спирта: а) в верхней части колонны  б) в нижней части колонны  Средние массовые доли НКК в жидкости: а) в верхней части колонны  б) в нижней части колонны  Средние плотности жидкости рассчитывают по уравнению: а) в верхней части колонны  ;б) в нижней части колонны  .Учитывая, что в нижней и верхней частях колонны  >>  , рекомендуемую скорость пара для обеих частей колонны рассчитывают по формуле, где C – коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния h – между ними, рабочего давления в колонне и нагрузки колонны по жидкости определяют по рис. 7.2. [2]. Предположим, что расстояние между тарелками  [см.3,табл.14.14], тогда  .а) в верхней части колонны  ;б) в нижней части колонны  .Объемный расход проходящего по колонне, работающей при атмосферном давлении, пара при средней его температуре в колонне:  ; .После расчета по уравнению (15) [1] диаметров колонны для верхней и нижней ее частей по большему значению диаметра в соответствии с имеющимися нормалями [3, стр.211] выбирают тип колонны с  . По выбранному диаметру  уточняют значения скорости пара  в колонне и выписывают ее основные конструктивные размеры.Диаметр колонны: а) в верхней части  ;б) в нижней части   Больше диаметр в верхней части колонны, ближе к нему тип колонны: ТСК-Р(ОСТ 26-808-73) с  (с колпачковыми тарелками). Тогда уточненная скорость: ;Высота тарельчатой (расстояние между верхней и нижней тарелками) части колонны равна:  , где n - общее число тарелок в колонне (рассчитанное в п.1.5).Общая высота колонны:  ., где ориентировочно принимают:  . |