Файл: И. О. Фамилия Проектирование тарельчатой ректификационной колонны для разделения смеси метанол бензол.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 220
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.3 Построение фазовых диаграмм
1.4 Определение рабочего флегмового числа
Скорость пара и диаметр колонны
2.2 Расчет вязкости компонентов
2.3 Скорость пара и диаметр колонны
3.1 Расчет высоты светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержания барботажного слоя
3.2 Определение коэффициентов массопередачи и высоты колонны
Расчет гидравлического сопротивления тарелок колонны
5.1 Выбор материала ректификационной колонны
3.2 Определение коэффициентов массопередачи и высоты колонны
Рассчитаем коэффициенты молекулярной диффузии в жидкой Dx и паровой Dy фазах. Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t равен:
Dx = Dx20[1+b(t-20)] (3.4)
Коэффициент диффузии в жидкости при 20°С приближенно возможно рассчитать согласно формуле:
(3.5)
2
Dx20 =
где, А, В - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя; υн , υв - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см3/моль; x - вязкость жидкости, мПа∙c.
Температурный коэффициент b определяется по формуле
b = (3.6)
Тогда:
bв = = 0,01335
bн = = 0,01281
Мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения см3 /моль
= 96,5 [см3 /моль]
= 40,45 [см3 /моль]
Коэффициент диффузии в жидкости для верхней и нижней части колонны при 20 °С , м 2 /с
Dв20 = = 8,5928 10-9 [м 2 /с]
Dн20 = = 9,2756 10-9 [м 2 /с]
Коэффициент диффузии в жидкости верхней и нижней части колонны соответственно, м2 /с:
Dxв = 8,5928 10-9 [1+0,01335 (59-20)] = 13,06666 10-9 [м 2 /с]
Dxн = 9,2756 10-9 [1+0,01281 (69-20)] = 15,0978
10-9 [м 2 /с]
Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению
Dy = (3.7)
где , T - средняя температура в соответствующей части колонны, К;
P - абсолютное давление в колонне, Па.
Коэффициент диффузии в паровой фазе, в верхней и нижней частях колонны:
Dyв = = 0,0000668 [м2 /c]
Dyн = = 0,0000698 [м2 /c]
Уравнения для расчета коэффициентов массоотдачи, для тарелок барботажного типа имеют вид
= 6,24 105 Dx0,5( )0,5 h0( )0,5 (3.8)
= 6,24 105 Fc Dy0,5( )0,5 h0( )0,5 (3.9)
Где U – плотность орошения м3/(м2 с)
= = = 0,0005159
= =
= 0,016277
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, для верхней и нижней частей колонны соответственно:
= 6,24 105 (13,06666 10-9 )0,5( )0,5 0,067028 ( )0,5
= 1,211 [м/с]
= 6,24 105 (15,0978 10-9 )0,5( )0,5 0,071072 ( )0,5
= 0,505 [м/с]
= 6,24 105 ) 0,5( )0,5 0,067028 ( )0,5
= 9,2 [м/с]
= 6,24 105 0,5( )0,5 0,071072 ( )0,5
= 6,96 [м/с]
Произведем пересчет коэффициентов массотдачи в жидкой и паровой фазе для верхней и нижней части колонны в кмоль/(м2 ·с), соответственно:
= 1,211 = 1,211 = 15,83
= 0,505
= 0,505 = 5,379
= 9,2 = 9,2 = 0,338
= 6,96 = 6,96 = 0,248
Коэффициенты массоотдачи, рассчитанные по средним значениям скоростей и физических свойств паровой и жидкой фаз, постоянны для верхней и нижней частей колонны. В то же время коэффициент массопередачи - величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, т.е. от коэффициента распределения. Поэтому для определения данных, по которым строится кинетическая линия, необходимо вычислить несколько значений коэффициента массопередачи в интервале изменения состава жидкости от хw до хp.
Пусть x=0,02 кмоль/кмоль смеси. Коэффициент распределения компонента по фазам ( тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) m = tg = = 0,111
Коэффициент массопередачи вычисляем по верхней части колонны, [кмоль/(м2 с)]:
Kyв = = = 0,3372 [кмоль/(м2 с)]
Kyн = = = 0,2467 [кмоль/(м2 с)]
Общее число единиц переноса на тарелку находим по уравнению
noy = = = 196,277
Локальная эффективность равна
Ey = 1 – e-noy =1- e-196,277= 4,727
Рисунок 3.1 – Определение числа действительных тарелок
Для определения эффективности по Мэрфри необходимо рассчитать фактор массопередачи , долю байпасирующей жидкости , число ячеек полного перемешивания S и межтарельчатый унос
Фактор массопередачи для нижней части колонны,
= = = 0,428
Примем долю байпасирующей жидкости принимаем θ = 0,82. Для определения числа ячеек полного перемешивания как отношение длины пути жидкости на тарелке lт к длине l, в соответствии, примем l=350 мм. Тогда длина пути жидкости, м:
lт = = = 0,36 м
Тогда число ячеек полного перемешивания на тарелке равно:
S = = 1,0286
Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению
m = 1,15 10-3
откуда
m = 1,15 10-3 = 0,008063
Высота сепарационного пространства равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью тарелки, расположенной выше