Файл: Расчёт бинарной ректификации смеси ацетон толуол.docx

Определим вязкость паров в верхней и нижней части колонны по формуле 6.21

[3, стр. 234]:







Вязкость паров [10] при температурах:

3.4.2. Расчет коэффициентов молекулярной диффузии

Коэффициент диффузии в жидкости при температуре t определим по формуле 6.23 [2, стр. 289]:



– коэффициент диффузии в жидкости при 20°С и определяется по формуле 6.22 [2, стр. 289]:



A и В – поправочные коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя (стр.289 [2, стр. 289]), – коэффициент динамической вязкости растворителя, мПа с

Верхняя часть колонны: растворитель (среда) – ацетон B=1,0; растворенное (диффундирующее) вещество – толуол А = 1

Нижняя часть колонны: растворитель (среда) – толуол В=1; растворенное (диффундирующее) вещество – ацетон А = 1,15.

v_А; v_В – мольные объёмы растворенного вещества и растворителя, см³/моль

Определим плотность и вязкость жидких смесей в жидком состоянии при 20°С:

По приложению I, II [2, стр. 512, 516]:

Для верхней части колонны:

ρ_в = 821,26 кг/ м³, μ_в = 0,3985 мПас

Для нижней части колонны:

ρ_н = 853,70 кг/ м3, μ_в = 0,5140 мПас

---

Мольные объёмы растворенного вещества и растворителя [2, стр. 288]:

V_толуол = 18,9 см³/моль

V_ацетон = 14,8 ∙ 3 +8,7 ∙ 6 + 7,4 = 104 см³/моль

Температурный коэффициент определим по формуле 6.24 [2, стр. 289]:



Для верхней части колонны:



Для нижней части колонны:



Тогда




Отсюда





Коэффициент диффузии в паровой фазе определяется по формуле 6.25 [3, стр. 234]:



T - абсолютная температура пара в соответствующей части колонны, К

P - абсолютное давление в колонне P = 10⁵ Па

Для верхней части колонны:



Для нижней части колонны:

---

3.5. Расчёт максимально допустимой скорости пара и диаметра колонны

Характеристики неупорядоченной насадки из керамических колец Рашига размером 10×10×1,5 мм [1, с. 196]:

порозность , удельная поверхность .

Определение предельной скорости паровой фазы в насадке (скорости захлёбывания) [1, с. 230]:

Верх колонны



,

.

Рабочую скорость паровой фазы принимаем равной 70% от предельной:

.

Ориентировочный диаметр колонны определяется из уравнения расхода:



Низ колонны



,

.

Рабочую скорость паровой фазы принимаем равной 70% от предельной:

.

Ориентировочный диаметр колонны определяется из уравнения расхода:


Стандартный диаметр колонны выбираем как ближайший больший к ориентировочному из ряда диаметров для химической и нефтеперерабатывающей промышленности [1, с. 197]:

.

Площадь сечения колонны:

.

3.6. Расчет высоты колонны

3.6.1. Расчет числа единиц переноса

Общее число единиц переноса по паровой фазе вычисляют по уравнению:

.

Обычно этот интеграл определяют численными методами

---

, например, методом графического интегрирования отдельно для нижней и верхней частей колонны (рис. 9). Для графического интегрирования строят график зависимости от y, в интервале от y_W до y_F для нижней части и в интервале от y_F до y_P для верхней части (табл. 6). Численное значение интегралов равно площади криволинейных трапеций, образованных осью абсцисс и функцией .

Результаты интегрирования:

нижняя часть , верхняя часть .




Рис.4 Графическое определение числа единиц переноса

x, мол. доля	y*, мол. доля	y, мол. доля
0,0313	0,031308	0,212396705	5,5221464
0,0700	0,10983	0,38724165	3,6047513
0,1100	0,19099	0,512659648	3,1087795
0,1500	0,27215	0,599034305	3,0591863
0,1900	0,35331	0,659425969	3,2667358
0,2300	0,43447	0,703301679	3,7197997
0,2700	0,51563	0,737215114	4,5129385
0,3100	0,59679	0,765421269	5,9300983
0,3500	0,67795	0,790425869	8,890796
0,4044	0,788328	0,821379483	30,255463
0,4500	0,79787	0,845077666	21,183
0,5000	0,8092	0,86834375	16,907957
0,5500	0,82053	0,888195486	14,778583
0,6000	0,83186	0,904381248	15,350062
0,6500	0,84319	0,917291281	13,495043
0,7000	0,85452	0,928015962	13,60619
0,7500	0,86585	0,938155078	13,830287
0,8000	0,87718	0,949378112	13,850778
0,8500	0,88851	0,962735549	13,47245
0,8998	0,899795	0,977661137	12,8425

---

3.6.2. Расчет высоты единиц переноса

Частные высоты единиц переноса в жидкой фазе

Критерий Прандтля:

верхняя часть ,

нижняя часть .

Высоту сегмента (секции) насадки для керамических элементов рекомендуется выбрать .

Массовая плотность орошения:

верхняя часть .

нижняя часть ,

Фактор орошения [2, с. 233, рис. 6.6]



Рис.5. Определение фактора орошения

нижняя часть , верхняя часть .

Коэффициент скорости при и керамических кольцах размером 10×10×1,5 мм [2, с. 233, рис. 6.6] .

Высоты частных единиц переноса в жидкой фазе:

верхняя часть

.

нижняя часть

,

Частные высоты единиц переноса в газовой фазе

Критерий Прандтля:

верхняя часть .

нижняя часть ,

Коэффициент скорости при и керамических кольцах размером 10×10×1,5 мм [2, с. 233, рис. 6.6): .

Показатель степени при диаметре более 800 мм: .

Функция вязкости:

верхняя часть ,

нижняя часть

---