Гидравлический расчет. 
Понятие ректификации

Средние мольная и массовая концентрации низкокипящего компонента в флегме в верхней части колонны:

.

.

Средняя мольная и массовая концентрации низкокипящего компонента в флегме в нижней части колонны:

.

.

Средние мольные концентрации низкокипящего компонента в паре находим по уравнению рабочих линий колонны:

в верхней части колонны:

в нижней части колонны:

По диаграмме определяем средние t°:

= 106; = 113.

Средние молярные массы пара в верхней и нижней частях колонны:

кг/кмоль.

кг/кмоль Средние плотности пара в верхней и нижней частях колонны:

кг/мі.

кг/мі.

Средние плотности флегмы в верхней и нижней частях колонны:

кг/мі.

кг/мі.

Средние объемные расходы пара в верхней и нижней частях колонны:

мі/с.

мі/с.

м/с.

м/с.

Диаметр колонны в верхней и нижней частях рассчитывается по уравнению (51):

(51).

м.

м Принимаем D=2,2 м в соответствии с нормальным рядом диаметров колонны.

Фактическая скорость пара в верхней и нижней частях колонны в соответствии с уравнением (52) составляет:

(52).

м/с.

м/с По ОСТ 26−805−73 принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d0=4 мм, высота сливной перегородки hп=45 мм; свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) — 12% от общей площади тарелки; площадь, занимаемая двумя сегментными переливными устройствами — 20% от общей площади тарелки Расчет гидравлического сопротивления тарелок производим отдельно для верхней и нижней частей колонны.

Верхняя часть колонны.

Скорость пара в отверстиях тарелок:

м/с Коэффициент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок ж=1,75. Тогда гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

? Па Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения,.

? Па Периметр сливной перегородки П=1,32 м Принимаем отношение плотности парожидкостного слоя (пены) на тарелке к плотности жидкости k'=0,5.

Средний объемный расход флегмы в верхней части колонны:

мі/с Высота слоя над сливной перегородкой:

? м Высота парожидкостного слоя на тарелке:

м Сопротивление парожидкостного слоя:

• ?
• ? Па

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:

Па Нижняя часть колонны.

Скорость пара в отверстиях тарелки.

м/с.

? Па.

? Па Средний объемный расход флегмы в нижней части колонны:

мі/с.

? м.

м.

? Па Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней колонне:

? Па Проверка:

для тарелок верхней части колонны:

м для тарелок нижней части колонны:

м Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается, и расстояние между тарелками h=0,2 м обеспечивает нормальную работу переливных устройств.

Минимальная скорость пара в отверстиях, достаточная для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями:

для верхней части колонны.

м/с для нижней части колонны.

м/с.

Фактические скорости в отверстиях тарелок и больше минимальных и, следовательно, все отверстия тарелок будут работать равномерно.

Величина межтарельчатого уноса жидкости определяется по уравнению:

Величина S определяется из уравнения:

Верхняя часть колонны.

Средняя вязкость паров :

откуда = 0,01 мПа с Ввиду отсутствия данных о вязкости паров муравьиной кислоты были приняты значения по уксусной кислоте.

;

Нижняя часть колонны.

откуда = 0,011 мПа с.

;

Приближенно определим средний коэффициент полезного действия тарелок.

Верхняя часть колонны.

Коэффициент относительной летучести для средней температуры в верхней части колонны в соответствии с уравнением (1) составляет:

(1).

Вязкость флегмы :

.

откуда = 0,48 мПас.

По графику находим = 0,39.

Нижняя часть колонны.

.

откуда = 0,41 мПас.

По графику находим = 0,38.

Число реальных тарелок в верхней n и нижней m частях колонны рассчитываем по формуле (53):

(53).

Высота колонны в соответствии с уравнением (59):

(59).

м Элементы механического расчета Определение диаметров штуцеров.

Диаметры штуцеров рассчитываем по уравнению (60):

(60).

Плотность жидких продуктов холодного орошения, сырья и кубового остатка рассчитываем в зависимости от температуры и состава:

откуда = 1181,5 кг/мі;

откуда = 985 кг/мі;

откуда = 929,5 кг/мі.

Плотность паров, поступающих из кипятильника колонны и паров, уходящих с верха колонны рассчитываем:

кг/мі;

кг/мі.

Диаметр штуцера, А для вывода паров из колонны в дефлегматор:

м.

Принимаем по ГОСТ 12 830–67 = 500 мм Диаметр штуцера В для ввода холодного орошения:

м.

Принимаем по ГОСТ 12 830–67 = 65 мм Диаметр штуцера С для ввода сырья:

м Принимаем по ГОСТ 12 830–67 dc=65мм Диаметр штуцера K:

м Принимаем dk=150мм Штуцер E:

м Принимаем de=400мм.