Файл: Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский .docx

где h6 - глубина барботажа, мм; m - коэффициент, который определяют следующим образом:






m = 1,15 • 10^-3

0,295

°Ж

\Рп 7

0,425

^рж Рп

\ Рп 7

(2.35)

ф и А - коэффициенты: при Н>400 мм А=0,159; в=0,95; £_ОТ =— -

^ОТF_K

относительная рабочая площадь тарелки; - поверхностное натяжение на границе жидкость - пар, Н/м; ц - динамическая вязкость паров, Пат.

Коэффициент ф зависит от скорости пара и типа тарелки и принимается по таблице 2.6.

где <т_(у= 0,026 • 10 ³ Н/м, а_чху= 0,022 • 10 ³ Н/м - поверхностные натяжения сероуглерода и четыреххлористого углерода при температуре 63,25 ^оС [9]; х_ч = 0,4034; х_м= 0,5966 - массовые доли сероуглерода и четыреххлористого углерода.



23,2 • 10^-3Н/м
_ 26,0-10^-3-21,6-10^-3

°"^Ж = 26,0-10^-3-0,5966+21,6-10^-3-0,4034

Динамическая вязкость смеси паров:






ср

=Е

Vi

(2.37)

						Ёист
					КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ	ОН
Изи	Ёист	№ докум.	Подпись	Дата		20

где Lij и y_i - вязкость и мольная доля i - компонента в парах; М_ср и Mi - средняя мольная масса и мольная масса i - компонента.

В технических расчётах вязкость смеси паров углеводородов принимают равной 1 • 10^-5 Па •с [7].







т = 1,15 - 10^-3

^23,2 - 10<sup>-3

(</sup> 4/77

0,295

^1364,19 - 4,77^<sup>0,425

(</sup> 1-10^{-5 )}

0,68

0,159(0,052-79-1,72) е = 5000,95-0,62

( 1,012 \3’7 = 0,025 кг/кг 0,82-0,68

Полученная величина уноса жидкости ниже допустимой.

4. 
   Расчёт переливного устройства
   

Выполнение следующих условий необходимо для обеспечения нормальной работы переливного устройства:

H'< Ihh.

у < х ,

где H' - высота вспененного слоя жидкости в сливном устройстве; у - величина вылета ниспадающей струи; х - максимальная ширина сливного устройства (принимается по каталогу).

Уровень жидкости в сливном устройстве, учитывая вспенивание:

^н' = ^h'/p'_n, (238)

где h' - высота слоя светлой невспененной жидкости в сливном устройстве; р'_п - средняя относительная плотность вспененной жидкости в переливном устройстве.









Изм

Ёист

№ докум.

Подпись

Дата

КП.18.03.01.03-3030/31к.543.2023.00.ПЗ

Ёист

21

При расходе жидкости меньше 65 м³/м^ч в ректификационной колонне интенсивность пенообразования принимается р’_п=0,65.

Высота слоя светлой жидкости:

h' = hn + 4h+ 4 + (^ + ^_ж.п)-1 , (2.39)

4>ж / 9

где Л - градиент уровня жидкости на тарелке;

РЖ = ^РЖ/100О'; ⁽2.⁴⁰⁾

ЛРж.п - сопротивление движению жидкости в переливе:

ЛРжл = К -д(Ж)), (2.41)

где К=250 - коэффициент для тарелок с затворной (переливной) планкой, а - наиболее узкое сечение перелива не менее 0,04 м.

Для клапанных тарелок градиентом уровня жидкости можно пренебречь.

ДР_ЖП= 250 - 9,81 ( ^0,005 )² = 34 Па

^Жл \1,12-0,04/

,, , -ло , /1851,40-1000 , „Л 1 ооо г

h— 60 + 19 + ( + 34) — 220,5 мм

1364,19 9,81

220,5

Н^г — ²²⁰⁵ — 339,2 мм

0,65

Величина вылета ниспадающей струи:

у — (⁴'^5Ж - 0'31) /^СН + лЛ-ХТаЛ—h), м (2.42)

							Ёист
						КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ		99
Изи	Ёист	№ докум.	Подпись	Дата				22

и_Ж= = 0,2435⁰,⁵⁷ • 0,571⁰,⁴³ = 0,351 мПа • с = 0,351 • 10^-3 Па^с

0,3

= 0,0865(0,351 • 10^-3 • 2,55)^-0,²⁴⁵ • (^) • IO⁰,³’⁰,⁰⁶ = 0,46


Nb =
8

= 17,4.

0,46

Число тарелок в концентрационной части колонны равно 18.

Отгонная часть колонны.

Средняя температура нижней части колонны равна 76,0 ^оС:

Рсу=1840,6 мм рт. ст.; Рчху=754,6 мм рт. ст.; х'су=0,176 мольн. доли; х'чху=0,824 мольн. доли; Цсу=0,218 мПа^с; Цчху=0,496 мПа^с [9]; 0=11,19 кг/с; V=7,23 кг/с; N=6. Тогда



2,44;
1840.6

a =

754.6

/_Ж = 0,218⁰,¹⁷⁶ • 0,496⁰,⁸²⁴ = 0,429 мПа • с = 0,429 • 10^-3Па^с;
_11,19 ^0,3

= 0,0865(0,429 • 10^-3 • 2,44)^-0,²⁴⁵ ’ 10⁰,⁰¹⁸ = 0,55

7,23

						Ёист
					КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ	О/
Изи	Ёист	№ докум.	Подпись	Дата		24

N_H = — = 10,9.

^Н 0,55

Число тарелок в отгонной части колонны равно 11. Общее число тарелок в колонне:

N = N_B + N_H = 18 + 11 = 29.

4. 
   Расчёт высоты колонны
   

Уравнение для расчета высоты колонны:

H = H +H +H +H +H , м, (2.45)

где Н₁- высота сепарационного пространства - расстояние от верхней тарелки до выпуклой части крышки; Н - высота верхней части колонны; Н3 - высота питательной зоны колонны; Н4 - высота нижней части колонны; Н5 - высота низа колонны - расстояние от нижней тарелки до выпуклой части днища.

Н₁ = (0,25 + 0,5)D + Н = 0,25 - 1,6 + 0,5 = 0,9 м

Н₂ = (N_B- 1)Н = (18 - 1)0,5 = 8,5 м

Н₃>2Н = 2-0,5 = 1,0 м

H₄(N_h- 1)Н = (11 - 1)0,5 = 5,0 м

Н₅ = (0,25 + 0,5)D + (3 + 5)Н = 0,25 - 1,6 + 4 - 0,5 = 2,4 м.

Н_к = 0,9 + 8,5 + 1,0 + 5,0 + 2,4 = 17,80 м.

Установка ректификационных колонн обычно осуществляется на открытом воздухе, колонны крепятся к фундаменту при помощи опор. Высота опорной части принимается в диапазоне (1*2)D [7].

						Ёист
					КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ	ОТ
Изи	Ёист	№ докум.	Подпись	Дата		25

4. 
   Расчёт диаметра штуцеров
   

Диаметр штуцеров:

(2.46)

где V - объёмный расход потока, м³/с; ш - допустимая линейная скорость потока, м/с.

Значения допустимых скоростей потока для расчёта диаметров штуцеров приведены в таблице 2.7.

Исходя их рассчитанных значений диаметров штуцеров принимаются нормализованные диаметры dш (мм): 20, 25, 32, 40, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800.

Таблица 2.7 - Ориентировочные значения допустимой скорости потока

Среда и условия движения	Скорость, м/с
Маловязкие жидкости (до 0,01 Па^с)	0,5-3,0
при перекачивании насосом
Вязкие жидкости (свыше 0,01 Па^с)	0,2-1,0
при перекачивании насосом
Жидкости (конденсаты) при движении самотёком	0,1-0,5
Пар насыщенный	15-25
Пар перегретый (газы)	20-50
Парожидкостный поток в пересчёте на однофазный	0,5-1,0
жидкостный поток

Штуцер ввода сырья:

Подача сырья в колонну осуществляется в парожидкостном состоянии, объёмный расход которого равен:

V = —, м³/с,

Рс

где L - массовый расход сырья, кг/с; рс - плотность сырья, кг/м³.

Рс = ^еРп ^{+ (1 — е})Рж

						Ёист
					КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ
Изм	Ёист	№ докум.	Подпись	Дата		26

Так как составы паровой и жидкой фаз сырья соответствуют составам этих фаз в эвапорационной зоне колонны, то их плотности определяются как среднее значение плотностей соответствующих фаз концентрационной и отгонной частей колонны.

4,77+6,02 ₃

Рп = = 5,40 кг/м³

1364,19+1444,75

р_Ж = = 1404,47 кг/м³

р_С= 0,38 - 5,40 + (1 - 0,38) - 1404,47 = 872,82 кг/м³

6,500

У = = 0,007 м/с

872,82

Скорость потока сырья 1 м/с.




d = I⁰⁰⁰⁰⁷

у] 3,14-1,0

= 0,097 м.