Выбор технологических параметров процесса

Выбор технологических параметров процесса

 

 

Определение параметров вверху колонны

 

Давление паров вверху колонны должно быть больше, чем давление конденсации, то есть пары должны иметь напор для преодоления сопротивления шлемовой трубы и межтрубного пространства конденсатора.

Этот напор, как правило, принимают 0,005 – 0,02 МПа. Данное условие
можно записать следующим образом:

 

                                             ,                                        (7)

 

где – давление паров в верху колонны, МПа;

– давление конденсации, МПа;

– давление шлемовой трубы, МПа.

 

Примем 0,01 МПа, тогда давление паров вверху колонны составит:

 

0,1915 +0,01 = 0,2015 МПа.

 

При таком давлении необходимо определить температуру паров вверху колонны по уравнению изотермы паровой фазы (5). Она рассчитывается аналогично температуре начала конденсации и составляет 51,62 °С. Результаты расчета представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Результаты расчета давления насыщенных паров и константы фазового равновесия при температуре паров вверху колонны

 

Компонент	Параметры уравнения Антуана			Давление насыщенных паров , МПа	Константа фазового равновесия	уiД/ k i
	А, мм	В	С
н-бутан	6,9932	1030,340	251,041	0,5176	2,5684	0,1695
изопентан	6,7896	1020,012	233,097	0,2148	1,0661	0,3290
н-пентан	6,8737	1075,816	233,359	0,1673	0,8304	0,1399
н-гексан	6,8777	1171,530	224,366	0,0573	0,2841	0,3341
н-гептан	6,9002	1266,871	216,757	0,0202	0,1001	0,0274
Сумма	–	–	–	–	–	1,0000

Укрепляющая часть

 

В результате расчета переливного устройства определяются размеры наиболее узкого сечения перелива и проверяются высота слоя жидкости в сливном устройстве, вылет ниспадающей струи жидкости и время пребывания жидкости в переливе.

Сопротивление жидкости перетоку  определяется из
уравнения (62):

 

 мм ст. ж.

 

Тогда высота светлого слоя жидкости  по уравнению (63) будет равна:

 

 мм ст. ж.

 

При значении жидкостной нагрузки  менее 65 м³/м ч и слабой интенсивности пенообразования относительную плотность вспененной жидкости  можно принять равной 0,6 [2].

Тогда высота вспененного слоя жидкости по формуле (64) будет равна:

 

 мм ст. ж.

 

Проверяем, верно ли неравенство (59):

 

119,73 < 600 + 71,84, следовательно, первое условие нормальной работы тарелки выполняется.

Величину вылета ниспадающей струи  определяют по уравнению (65):

 

 мм.

 

Ширина переливного устройства  при данном диаметре колонны
составит 320 мм.

Проверяем, верно ли неравенство (60):

 

70,19 < 0,6 ·320, следовательно, второе условие нормальной работы тарелки выполняется.

Объем перелива рассчитывается по формуле (67):

 

 м³.

 

Допустимое время пребывания жидкости в переливе определяется по формуле (68):

 

 с.

 

Проверяем, верно ли неравенство (61):

 

38,91 > 4,8, следовательно, третье условие нормальной работы тарелки выполняется.

 

Исчерпывающая часть

 

Проверка устойчивости работы исчерпывающей части выполняется аналогично укрепляющей части.

Сопротивление жидкости перетоку  определяется из
уравнения (62):

 

 мм ст. ж.

 

Высота светлого слоя жидкости  по уравнению (63) будет равна:

 

 мм ст. ж.

 

Тогда высота вспененного слоя жидкости по формуле (64) будет равна:

 

 мм ст. ж.

 

Проверяем, верно ли неравенство (59):

 

135,56 < 600 + 81,33, следовательно, первое условие нормальной работы тарелки выполняется.

Величину вылета ниспадающей струи  определяют по уравне-
нию (65):

 

 мм.

 

Ширина переливного устройства  при данном диаметре колонны
составит 320 мм.

Проверяем, верно ли неравенство (60):

 

98,87 < 0,6 ·320, следовательно, второе условие нормальной работы тарелки выполняется.

 

Объем перелива рассчитывается по формуле (67):

 

 м³.

 

Допустимое время пребывания жидкости в переливе определяется по формуле (68):

 

 с.

 

Проверяем, верно ли неравенство (61):

 

13,58 > 4,62, следовательно, третье условие нормальной работы тарелки выполняется.

Таким образом, и для укрепляющей и для исчерпывающей частей колонны все три условия выполняются. Следовательно, колонна будет работать в нормальном гидродинамическом режиме, без захлебывания.

Расчет высоты колонны

 

 

Принимаем, что в колонне 2 секции тарелок, каждая секция содержит по 14 тарелок.

Расстояние между тарелками в местах установки люков 0,8 м.

Обычно принимается, что высота верха колонны равна: ,

где  – диаметр колонны, м.

 

Н_в = 0,8 ·1,6 = 1,28 м.

 

Так же принимается, что высота куба колонны равна: ,

где  – диаметр колонны, м.

Н_к = 1,5 ·1,6 = 2,4 м.

 

.Принимаем высоту опоры  равной 2,5 м.

 

Таким образом, общая высота колонны по формуле (49) составит:

 

Н = 1,28 + 2,4 + (2 - 1)· 0,8+(2 - 1) ·(1,0 - 0,6) + 2,5 = 24,12 м.

 

В результате расчета получены следующие характеристики ректификационной колонны:

- диаметр колонны – 1,6 м;

- высота – 24,12 м;

- тип тарелок – однопоточные клапанные;

- общее число тарелок – 29 шт.;

- расстояние между тарелками – 0,6 м.

 

Выводы

 

По составленному материальному балансу рассчитали ректификационную колонну для разделения многокомпонентной смеси, а именно провели оптимизацию флегмового числа, провели расчет теплового баланса колонны, выполнили расчет гидравлического сопротивления тарелок, определили диаметр и высоту колонны, которые составили 1,6 м и 24,12 м соответственно.

 

12 Эскиз (компоновка) ректификационной колонны

 

 

                

 

Рисунок 2 – Принципиальная схема ректификационной установки

 

Список использованных источников

 

 

1. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов / Под ред. В. М. Татевского. – М: Гостоптехиздат, 1961.- 410 с.

2. Александров, И. А. Ректификационные и абсорбционные
аппараты. – М. : Химия, 1978. – 280 с.

3. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. – М. : ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.

4. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей/ Р. Рид, Дж. Праусниц,
Т. Шервуд. – Л. : Химия, 1982. – 592 с.

5. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам
газов. – М. : Наука, 1972. – 720 с.                                                  

6. Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. – М. : Химия, 1991. – 496 с.

 

Выбор технологических параметров процесса

 

 

123456789Следующая ⇒

Поделиться: