Курсовая работа: Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости (смеси) в колонне по формуле (2.45):

2 способ

Сначала определим плотность жидкого бензола и толуола при tср в=890С и при tср н=1030С интерполяцией с использованием справочной информации по плотности веществ [11]:

·  Плотность жидкого бензола при tср в=890С:

При t=800С→ρБ=815 кг/м3; при t=1000С→ρБ=793 кг/м3

·  Плотность жидкого толуола при tср в=890С:

При t=800С→ρТ=808 кг/м3; при t=1000С→ρТ=788 кг/м3

·  Плотность жидкого бензола при tср н=1030С:

При t=1000С→ρб=793 кг/м3; при t=1200С→ρб=769 кг/м3

·  Плотность жидкого толуола при tср н=1030С:

При t=1000С→ρT=788 кг/м3; при t=1200С→ρT=766 кг/м3

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости в верхней и нижней частях колонны по формуле (2.46, 2.47):

а) в верхней части колонны при tср.В.=890С:

б) в нижней части колонны при tср н=1030С:

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости в колонне:

Определим скорость пара в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.54, 2.55), принимая расстояние между тарелками h=300 мм. Для ситчатых тарелок находим по графику С–h коэффициент С=0.032 (см. рис. 2.19):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Диаметр колонны определим по уравнениям (2.56, 2.57):

а) в верхней части колонны (GВ=3.53 кг/с; ωB=0.55 м/с; ρy,B=2.73 кг/м3):

б) в нижней части колонны (GН=3.80 кг/с; ωН=0.54 м/с; ρy,Н=2.83 кг/м3):

Рассчитаем скорость пара в колонне при стандартном диаметре D=1800 мм по формулам (2.58, 2.59):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Рассчитаем среднюю скорость пара по формуле (2.60):

3.5. Высота колонны

По диаграмме t–x,y (см. рис. 3.20) определим составы фаз при средних температурах верхней и нижней частей колонны:

при tср.В.=890С→xВ=0.480; yВ=0.790

при tср.Н.=1030С→xН=0.140; yН=0.336

Определим вязкости бензола и толуола при средних температурах верхней и нижней частей колонны интерполяцией с использованием справочной информации по вязкости веществ [8]:

·  Вязкость бензола при tср.В.=890С:

µ80Б=0.316 мПа·с; µ100Б=0.261 мПа·с

·  Вязкость бензола при tср.Н.=1030С:

µ100Б=0.261 мПа·с; µ120Б=0.219 мПа·с

·  Вязкость толуола при tср.В.=890С:

µ80Т=0.319 мПа·с; µ100Т=0.271 мПа·с

·  Вязкость толуола при tср.Н.=1030С:

µ100Т=0.271 мПа·с; µ120Т=0.231 мПа·с

Рассчитаем среднемолярные вязкости жидкости (смеси) в колонне по формулам (2.27, 2.28):

а) в верхней части колонны при tср.В.=890С:

б) в нижней части колонны при tср.Н.=1030С:

Рассчитаем вязкости пара в колонне по формулам (2.29, 2.30):

а) в верхней части колонны при tср.В.=890С:

а) в нижней части колонны при tср.Н.=1030С:

Находим коэффициент относительной летучести по составам фаз при средних температурах для верхней и нижней частей колонны по формулам (2.25, 2.26):

а) для верхней части:

б) для нижней части:

Определим:

Далее по графику  (см. рис. 2.18) определим значения средней эффективности тарелок:

Рассчитаем число действительных тарелок для верхней и нижней частей колонны:

а) для верхней части (2.31):

б) для нижней части (2.32):

Тогда общее число действительных тарелок:

Далее значения ZВ и ZН выбираем в соответствии с рекомендациями:

Рассчитаем высоту колонны по формуле (2.33):

3.6. Расчет гидравлического сопротивления тарелок колонны

Технические характеристики ситчатой тарелки типа ТС–Р при диаметре колонны, равном 1800 мм, представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Технические характеристики тарелки типа ТС–Р

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для верхней части колонны: 1. Найдем скорость пара в отверстиях тарелки:

2. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.62) при =5.47 м/с:

3. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в верхней части колонны tср.в.=890С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:

·  Поверхностное натяжение бензола:

· 

При t=800С→σБ=21.3·10-3 Н/м, при t=1000С→σБ=18.8·10-3 Н/м

·  Поверхностное натяжение толуола:

При t=800С→σТ=21.5·10-3 Н/м, при t=1000С→σТ=19.4·10-3 Н/м

Тогда:

4. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):

5. Определим объемный расход жидкости в верхней части колонны по формуле (2.65):

6. Периметр сливной перегородки (слива) LC и ширину переливного порога b находим, решая систему уравнений:

Решение дает: LC=1.32 м; b=0.289 м

7. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.67):

8. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.69):

9. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.71):

Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны составит по (2.61):

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для нижней части колонны:

1. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.63) при =5.47 м/с:

2. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в нижней части колонны tср.н.=1030С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:

·  Поверхностное натяжение бензола:

При t=1000С→σБ=18.8·10-3 Н/м; при t=1200С→σБ=16.4·10-3 Н/м

·  Поверхностное натяжение толуола:

При t=1000С→σТ=19.4·10-3 Н/м; при t=1200С→σТ=17.3·10-3 Н/м

Тогда:

3. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):

5.Определим объемный расход жидкости в нижней части колонны по формуле (2.66):

5. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.68):

6. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.70):

7. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.72):

Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны составит по (2.61):

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h=0.3 м необходимое для нормальной работы тарелок условие:

,

следовательно, условие выполняется.

Проверим равномерность работы тарелок – рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях ωо,min достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями.

ωо<ωо,min→5.47<6.94, следовательно, тарелки будут работать не всеми отверстиями.

3.7. Расчет числа действительных тарелок графоаналитическим методом (построение кинетических кривых)

Определим вязкость жидкости (бензол и толуол) при температуре t=200C в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.94, 2.95):

а) в верхней части колонны при ;:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7