Определение высоты колонны по числу тарелок

Определение числа тарелок и высоты колонны

Расчет к. П. Д. Тарелок

а) наносим на диаграмму у-х рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим ступени изменения концентрации nТ. В верхней части колонны; в нижней части, всего 8 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по уравнению

Для определения среднего к. п. д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентови динамический коэффициент вязкости смеси ? при средней температуре в колонне, равной 77 o C. При этой температуре давление насыщенного пара ацетона мм рт. ст., воды РВ=314,1 мм рт. ст., откуда. Динамический коэффициент вязкости ацетона при t=77 o C равен 0,2·10 -3 Па·с, воды 0,3702·10 -3 Па·с. Принимаем:

По графику находим . Длина пути жидкости на тарелке

По графику (рис.3) находим значение поправки на длину пути . Средний к. п. д. тарелок

Рис.3. Зависимость поправки ? от длины пути жидкости на тарелке l.

Для сравнения считаем средний к. п. д. тарелки по критериальной формуле, полученной путем статистической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок

Предварительно рассчитаем коэффициент диффузии:

Средний к. п. д. тарелки

Расчет числа тарелок

в верхней части колонны

в нижней части колонны

Общее число тарелок n=11, с запасом n=15, из них в верхней части колонны 9, а в нижней 6 тарелок.

Источник

Определение числа тарелок и высоты колонны

По способу работы массообменные тарелки делятся на ситчатые, колпачковые, провальные и струйно-направленные. Диапазон тарелок, применяемых в колонной аппаратуре, составляет 200-8000 мм — в соответствии с диаметрами колонн, для которых они предназначаются. Количество тарелок в колонне бывает обычно не менее 20 — 30, а в отдельных случаях доходит до 80 штук и более. Расстояние между тарелками зависит в основном от физико-химических свойств разделяемой смеси и бывает от 60 до 600 мм и более. Тарелки малых размеров выполняются цельными, тарелки больших размеров — большей частью составными (разборными) из отдельных секций, соединенных между собой болтами и другими крепежными приспособлениями. Тарелки характеризуются нагрузками по пару и жидкости, относительная величина которых, в зависимости от разделяемой смеси, может значительно отличаться друг от друга.

Определение числа тарелок

Для определения теоретического числа тарелок необходимо на диаграмме х — y построить рабочие линии укрепляющей и отгонной частей колонны так, как это показано на рисунке

В итоге получаем

Число теоретических тарелок

Число реальных тарелок рассчитывается по уравнению

где — средний КПД тарелок (КПД колонны), учитывающий реальные условия массообмена на тарелках. Для определения среднего КПД тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов , равный отношению давлений насыщенных паров метанола и воды при средней температуре в колонне tср

и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при температуре tср. Для последующего расчета необходимо найти значение средней температуры tср в колонне. Для этого находим средние концентрации жидкости и пара в укрепляющей и отгонной частях колонны.

Читайте также:  Игрушка летающая тарелка для мальчика

Средние концентрации жидкости:

в укрепляющей части колонны

в отгонной части колонны

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий колонны:

в укрепляющей части колонны

в отгоночной части колонны

Средние температуры в обеих частях колонны находим по диаграмме

Средняя температура в колонне

При данной температуре мм рт. ст. (см. [1] стр. 538, рис. XIV), мм рт. ст. (см. [1] стр. 511, табл. XXXVIII), тогда

Динамический коэффициент вязкости метанола сП (см. [1] стр. 529, рис. V), динамический коэффициент вязкости воды сП (см. [1], стр. 491, табл. VI).

Динамический коэффициент вязкости исходной смеси равен

Откуда (см. [1], стр. 323, рис. 7-4)

Число реальных тарелок

Из них тарелок в верхней части колонны и 13 тарелок в нижней части.

Источник

Определение числа тарелок

Под теоретической тарелкой понимается такая ступень контакта, на которой происходит изменение концентраций для данной фазы от рабочей до равновесной. Графическое определение числа теоретических тарелок может быть проведено на диаграмме равновесия (рис. 3.19).

Для этого проводится диагональ квадрата 0К и вертикальные линии, соответствующие составам Отмечаются точки а, b и с. Проводятся рабочие линии процесса ректификации для нижней и верхней частей колонны.

Определение числа теоретических тарелок производят проведением горизонтальных и вертикальных отрезков между кривой равновесия и рабочими линиями аb и . Начиная от точки а, проводят горизонталь 1 до пересечения с кривой равновесия, затем вертикаль до пересечения с рабочей линией, после чего проводят горизонталь 2 и т.д. До точки b отрезки 1, 2, 3 проводят от верхней рабочей линии; после точки b процесс идет уже в нижней части колонны и горизонтальные отрезки 4, 5, 6 проводят от нижней рабочей линии. Последнюю горизонталь 6 проводят так, чтобы она пересекала прямую xW Число полученных при построении ступеней или треугольников соответствует числу теоретически необходимых тарелок ректификационной колонны. Каждый горизонтальный участок ступени соответствует изменению концентрации флегмы на тарелке, а вертикальный – изменению концентрации паров над этой тарелкой.

Рис. 3.19. Определение теоретического числа тарелок

по диаграмме равновесия

Более простым способом, предложенным П.Д. Лебедевым, теоретическое число тарелок можно определить при помощи фазовой диаграммы, как это показано на рис. 3.20.

Для этой цели, как и в предыдущем случае, проводят прямые xD, xF, xW. Построение процесса начинают от точки А. Процесс в дефлегматоре при полной конденсации паров соответствует вертикальной линии АВ. Далее из точки В проводят горизонтальную линию ВС, которую делят на отрезки СD и DB так, чтобы отношение DB/CD было равно выбранному флегмовому числу R. Из точки D проводят вертикаль DE, соответствующую процессу ректификации (частичной конденсации пара) на данной тарелке, затем проводят горизонтальную линию ЕF, которую делят на два отрезка в прежних соотношениях, и т.д. Определение числа тарелок по фазовой диаграмме дает те же результаты, но оно более просто, так как не требует построения линий концентраций.

Читайте также:  Будет ли работать тарелка триколор без ресивера

Как видно из рис. 3.20, число тарелок зависит только от флегмового числа R. Чем больше R, тем меньше число тарелок.

Полученное графическим методом число тарелок из-за несовершенства аналитического описания процессов тепло- и массообмена увеличивают в некоторых случаях в два раза. Опыты многих исследователей показывают, что КПД тарелки зависит от многих факторов и в первую очередь определяется: а) величиной поверхности контакта паровой и жидкой фаз; б) скоростью прохождения пара и жидкости через колонну; в) расстоянием между тарелками; г) высотой слоя жидкости на тарелке, через которую проходят пары; д) давлением в колонне; е) физико-химическими свойствами перегоняемой смеси и т.п.

Рис. 3.20. Определение теоретического числа тарелок

Зависимость между реальным и теоретическим числом тарелок определяется формулой

,

где – реальное и теоретическое число тарелок; – КПД тарелки. КПД также часто обозначают .

КПД тарелки изменяется в довольно широких пределах. В связи с этим А.Н. Плановским и А.Г. Касаткиным был предложен метод расчета реальных тарелок с помощью кинетической кривой.

Графическое определение числа реальных тарелок проводится в следующей последовательности. На диаграмме равновесия строятся рабочие линии процесса ректификации (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Определение числа реальных тарелок для процесса

ректификации по кинетической кривой на диаграмме равновесия

Весь диапазон изменения состава по низкокипящему компоненту делится на ряд интервалов. Вертикальные отрезки между рабочей линией и линией равновесия делятся пропорционально коэффициенту извлечения (рис. 3.21): . Находится величина отрезка ВС для каждого интервала:

.

От точки на кривой равновесия откладываются отрезки и проводится через точки и т.д. кинетическая кривая.

Между кинетической кривой и рабочими линиями концентрации для верхней и нижней части колонны строят ступени, общее число которых и определяет необходимое число реальных тарелок (без учета уноса жидкости с нижних тарелок на верхние тарелки). Этот метод позволяет определять также число реальных тарелок при переменном значении коэффициента массопередачи с учетом уноса.

Этот метод базируется на уравнениях массопередачи (по численным значениям объемных коэффициентов массопередачи).

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 9921 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Определение числа тарелок и высоты колонны

3.3 Определение числа тарелок и высоты колонны

Наносим на диаграмму y-x рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации . В верхней части колонны , в нижней части колонны 20, всего 5 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по формуле:

n= , (26)

где η-средний к.п.д. тарелок.

Для определения среднего к.п.д. тарелок η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов

(27)

и динамический коэффициент вязкости исходной смеси при средней температуре в колонне, равной 111ºС.

При этой температуре давление насыщенного пара бензина =1411 мм.рт.ст., гексановой фракции =535,1 мм рт.ст.[7, с. 536], откуда

Динамический коэффициент вязкости бензина при 111ºС равен 0,22· Па·с, гексана 0,19· Па·с [7, с. 556].

Читайте также:  Подогрев тарелок для линии раздачи

Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси

(28)

=0,205·

Тогда

По графику [7, с. 323] находим η=0,36.

а) в верхней части колонны

(29)

б) в нижней части колонны

(30)

= 55

Общее число тарелок n=100, с запасом n=105, из них в верхней части колонны 45 и в нижней части колонны 55.

Высота тарельчатой части колонны:

где h-расстояние между тарелками, м.

32,7м.

Высота колонны складывается из следующих величин:

(32)

h1 — расстояние от верхней тарелки до верха колонны:

(33)

h2 — высота верхней тарельчатой части:

(34)

h3 — высота зоны питания (эвопарационная часть колонны):

(35)

h4 высота нижней тарельчатой части:

h5 расстояние от нижней тарелки до верха слоя жидкости в кубе (сепарационная часть):

Принимаем h5 = 8 м ( табл. 8.2 [2])

h6 высота слоя жидкости в кубе (десятиминутный запас колонны):

(37)

Где: S – сечение колонны:

(38)

Принимаем hюбки = 7 м ( табл. 8.2 [2])

Высота колонны, следовательно:

48,46 = 49 м(39)

Высота питающей тарелки:

Тепловой расчет:

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:

(51)

· , (52)

где и — удельные теплоты конденсации бензина и гексановой фракции при 101ºС, соответственно равные 896100 и 781000 .

896100+(1-0,94)·781000=842334+46860=889194( ).

(Вт)

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:

+ (53)

Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты, удельные теплоемкости взяты соответственно при =101ºC, ºC и ºC; температура кипения исходной смеси ºС определена по диаграмме t-x,y[приложение 2].

-6 = 6999107,67 (Вт)

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

Q=1.05· (54)

Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси

) (55)

=66,5°С.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

Q= ·( , (56)

где удельная теплоемкость дистиллята

взята при средней температуре .

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

Q= (57)

где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре

Расход греющего пара, имеющего давление и влажности 5%:

а) в кубе-испарителе:

(58)

где =2141· – удельная теплота конденсации греющего пара;

б) в подогревателе исходной смеси:

(59)

где Q-расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси.

Всего: 3,44+1,65=5,09 или 1,41 .

Расход охлаждающей воды при нагреве на 20°С:

а) в дефлегматоре

(60)

=

б) в водяном холодильнике дистиллята

(61)

где Q-расход теплоты, отдаваемой окружающей среде в водяном холодильнике дистиллята.

.

в) в водяном холодильнике кубового остатка

, (62)

где Q-расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка.

Расчеты

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Поделиться с друзьями