Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарных смесей, страница 5

де cі Ф – коефіцієнти, які знаходяться по мал. 2.6, а й б; – критерій Прандтля для рідини; Z – висота шаруючи насадки однієї секції, що з умови міцності опорних ґрат і нижніх шарів насадки, а також з умови рівномірності розподілу рідини по насадці не повинна перевищувати 3 м

Висота одиниці переносу в паровій фазі

                                (2.20)

де   – коефіцієнт, обумовлений по мал. 2.6, a; Pr_y =μ_y/(p_yD_y) – критерій Прандтля для пари; L =L/(0,785d²) – масова густина зрошення, кг/(м²с); d – діаметр колони, м; f₁=μ_x^0,16 (μ_x – у мПас);
f₂ =(1000/ρ_x,)^1,25; f₃=(72,810^-3)^0,8/σ.

Для колон діаметром більше 800 мм рекомендуємо розраховувати h_упо рівнянню (2.20) з показником ступеня у величини d, рівним 1,0 замість 1,24.

Для розрахунку h_xй h_yнеобхідно визначити в'язкість пару і коефіцієнти дифузії в рідкої D_xі паровий D_yфазах. В'язкість пару для верхньої частини колони

                                             (2.21)

де μ_yБ й μ_yТ – в'язкість пар бензолу й толуолу при середній температурі верхньої частини колони, мПа∙ з; у_в – середня концентрація пар:
 у_в =(у_р+у)/2.

Підставивши, одержимо:

для нижньої частини колони

Коефіцієнт дифузії в рідині при середній температурі t(у °З) дорівнює:

                                                              (2.22)

Коефіцієнти дифузії в рідині D_{x 20}при 20 °С можна обчислити по наближеній формулі :

                                                      (2.23)

де А, В – коефіцієнти, що залежать від властивостей розчиненої речовини й розчинника; – мольні обсяги компонентів у рідкому стані при температурі кипіння, див³/моль; μ_х – в'язкість рідини при 20 °С, мПас.

Тоді коефіцієнт дифузії в рідині для верхньої частини колони при 20 °С дорівнює:

Температурний коефіцієнт bвизначають по формулі

                                                                 (2.24)

де μ_х й ρ_х приймають при температурі 20 °С. Тоді

Звідси

Аналогічно для нижньої частини колони знаходимо:

Коефіцієнт дифузії в паровій фазі може, бути обчислений по рівнянню

                                             (2.25)

де Т – середня температура у відповідній частині колони, К; Р – абсолютний тиск у колоні, Па.

Тоді для верхньої частини колони

Таким чином, для верхньої частини колони

Для нижньої частини колони

По рівнянню (2.17) знаходимо загальну висоту одиниці переносу для верхньої й нижньої частин колони:

Значення т = 0,8 для верхньої частини колони й т = 1,8 – для нижньої визначені арифметичним усередненням локальних значень т в інтервалах зміни складів рідини відповідно від до х_Р і від до .

Висота насадки у верхній і нижній частинах колони дорівнює відповідно:

Загальна висота насадки в колоні

Разом з тим, що висота верстви насадки в одній секції Z = 3 м, загальне число секцій у колоні становить 11 (7 секцій у верхній частині й 4 – у нижній). Загальну висоту ректифікаційної колони визначають по рівнянню

               

де Z – висота насадки в одній секції, м; n – число секцій; h_p – висота проміжків між секціями насадки, у яких установлюють розподільники рідини, м; Z_вй Z_н – відповідно висота сепараційного простору над насадкою й відстань між днищем колони й насадкою, м.

Значення Z_в й Z_н вибирають відповідно до рекомендацій:

Діаметр колони	, мм	, мм
400÷1000	600	1500
1200÷2200	1000	2000
2400 і більше	1400	2500

Загальна висота колони

У каталозі [11] наведені конструкції й геометричні розміри тарілок для розподілу рідини, що подається на зрошення колони, і пристроїв для перерозподілу рідини між шарами насадки.

2.4 Гідравлічний опір насадки