Расчет колонны. Расчет массовых расходов дистиллята и кубового остатка, страница 2

где   М``_ср – средняя мольная масса пара нижней части колонны, кг/моль;

y``_ср – средняя концентрация пара нижней части колонны;

,                                                                                           (3.2.6)

где r``_ср – средняя плотность пара в нижней части колонны, кг/м³;

Т₀ - температура при нормальных условиях, К;

Т``_ср - температура пара в нижней части колонны, К;

Средняя плотность пара в колонне:

,                                                                                 (3.2.7)

где r_п– средняя плотность пара в колонны, кг/м³;

Определим плотность жидкости:

температура в верхней части колонны:

прих_D = 0,94                                                   t_в = 81,7 °C

температура в нижней части колонны:

прих_W = 0,012                                                 t_н = 109,5°C

Зная, что плотность жидкости изменяется по закону близкому к линейному, найдем плотности её составляющих по справочным данным /4, стр 427/ при соответствующей температуре:

при температуре  81,7 °C

r`_б = 810,745 кг/м³                                             r``_т = 804,115 кг/м³

при температуре  109,5 °C

r``<sub>б</sub> = 781,19 кг/м<sup>3</sup>                                             r``_т = 777,13 кг/м³.

Вычислим по формуле плотность смеси:

,                                                                                            (3.2.8)

где r_ж – средняя плотность смеси, кг/м³;

при температуре  81,7 °C   (укрепляющая часть):

,                                                                                     (3.2.9)

где r`_ж – средняя плотность смеси в верхней части колонны, кг/м³;

X_D – концентрация бензола дистиллята в массовых долях;

r`_б –плотность бензола при данной температуре, кг/м³;

r`_т –плотность толуол при данной температуре, кг/м³;

при температуре  109,5 °C   (исчерпывающая часть):

,                                                                            (3.2.10)

где r``_ж – средняя плотность смеси в нижней части колонны, кг/м³;

X_D – концентрация бензола дистиллята в массовых долях;

r``_б –плотность бензола при данной температуре, кг/м³;

r``_т –плотность толуол при данной температуре, кг/м³;

Средняя плотность жидкости в колонне по формуле (3.2.7):

Определим скорость пара в колонне по формуле:

,                                                                                             (3.2.11)

где w - скорость пара в колонне, м/с;

С – константа, зависящая от типа тарелки и от межтарельчатого расстояния;

Для колпачковой тарелки с круглыми колпачками и межтарельчатым расстоянием 0, 3 м;              С = 0,031, /4, стр 323/.

Рассчитаем мольную массу дистиллята по формуле:

,                                                                       (3.2.12)

где   М_D – средняя мольная масса дистиллята, кг/моль;

x_D – средняя концентрация дистиллята;

Вычислим объемный расход, проходящего через колонну пара при            Т_ср = 0,5*(Т`_ср +Т``_ср):

Т_ср = 95,6 °С.

,                                                                         (3.2.13)

где V – объемный расход пара в колонне, м³/с;

Рассчитаем диаметр колонны:

,                                                                                          (3.2.14)

где  D` – расчетный диаметр колонны, м;

На основе рассчитанного диаметра примем стандартный D = 2,2 м. Пересчитаем скорость пара в колонне:

По стандартному диаметру сделаем предварительный выбор колонны.

Предварительный выбор колонны

Выбираем колонну типа ТСК-Р, со следующими параметрами /5, стр 705-708/, /1, стр 214/:

Свободное сечение колонны, м²…………………………………………3,81

Длинна линии барботажа, м……………………………………………...47,4

Диаметр колпачка, мм…………………………………………………….100

Периметр слива L_С, м²…………………………………………………...1,606

Сечение перелива, м²……………………………………………………..0,412

Свободное сечение тарелки, м²………………………………………….0,471

Относительная площадь для прихода паров F_C, %…………………….12,3

Число колпачков…………………………………………………………..151

Масса, кг……………………………………………………………………211,6

Перелив диаметральный. Основание тарелки – разъемное из нескольких частей. Колпачки круглые.