Определение внутренних материальных потоков в ректификационной колонне.

Количество жидкости в верхней секции колонны определяется в зависимости от принятого флегмового числа

кг/с

Расход пара в верхней секции колонны определяется как сумма количеств орошения и дистиллята

кг/с

Объёмный расход пара рассчитывается по уравнению:

,

где Р_о =760 мм рт.ст. – атмосферное давление;

М_ср – средняя мольная масса смеси компонентов в паре при средней температуре рассматриваемой секции колонны.

Средняя температура верхней части колонны равна

^оС

При этой температуре содержание бензола в паре составит 0,84 мольные доли (получено интерполяцией данных таблицы 1.1). Тогда

 

м³/с

Плотность паров

кг/м³

Плотность жидкости в любом сечении колонны определяется по уравнению:

,

где х_б, х_т – массовые доли бензола и толуола в жидкой фазе рассматриваемого сечения колонны;

ρ_б, ρ_т – их плотности при расчётной температуре, кг/м³.

В рассматриваемом сечении верхней части колонны при температуре 93,5 ^оС х_б =0,65; х_т =0,35 (получено интерполяцией данных таблицы 1.1).

ρ_б =800 кг/м³; ρ_т =795 кг/м³; [4, c.512]

Тогда кг/м³.

Объёмный расход жидкости:

м³/с;

 

Аналогичные расчёты проведём для отгонной части колонны.

 

Массовый расход жидкой фазы:

кг/с

Массовый расход паровой фазы:

кг/с

Объёмный расход пара

 

м³/с,

 

где - средняя мольная масса паров при температуре 106,5 ^оС. [0,5(t_L+t_W)]

Плотность паров

кг/м³.

Плотность жидкости в этом сечении колонны

 

кг/м³,

 

где 0,214 и 0,786 – массовые доли бензола и толуола в рассматриваемом сечении;

785 и 781 – их плотности при температуре 106,5 ^оС. [4,c.512]

Объёмный расход жидкости

 

кг/с.

 

2. Гидравлический расчёт колонны.

Гидравлический расчёт колонн проводится с целью определения основных размеров аппарата – диаметра, высоты, конструктивных размеров контактных устройств, которые должны обеспечить заданное разделение исходного количества сырья в колонне.

Если нагрузки по пару и жидкости значительно отличаются в верхней и нижней частях колонны, то гидравлический расчёт проводят как для верхней, так и для нижней секции колонны. В этом случае, возможно, потребуется принимать неодинаковые диаметры колонны для верхней и нижней секций или изменять конструктивные размеры тарелок в этих секциях (свободное сечение, число потоков жидкости, например).

Обычно гидравлический расчёт производят в следующей последовательности: задаётся расстояние между тарелками, определяется максимальная расчётная скорость пара, рассчитывается диаметр колонны, свободное сечение тарелок или диапазон устойчивой работы, а затем проводится поверочный расчёт – определяется гидравлическое сопротивление тарелки, величина уноса жидкости с тарелки и работа переливных устройств.