|
у * — х.
Пример 7 .1 2 , В периодическидействующей тарельчатой ректи
фикационной колонне разгоняется под атмосферным давлением
ж и д кая смесь четыреххлорисгого углерода СС14 и двухлористой
Т а б л и ц а 7.4
Р ,
ММ рт СТ
о ьс
t.
°с
Р , мы
рт. ст
в. °Q
и
се
760
100
59
1175
112,7
72,5
880
104,2
63,5
1320
116,3
76,3
1030
108,7
68,2
1470
119,6
79,8
серы SC12, содерж ащ ая 50%
(мол.) SCIa. Д и стиллят дол
ж ен содерж ать 90% (мол.)» а
кубовый остаток после р е к
тификации — 15%
(мол.)
SCI2.
О пределить необходимое
число тарелок, если на одну
ступень изменения концент
рации приходится 1,7 та
релки . Определить так ж е от
ношение минимальных чисел
флегмы в конце и в начале
разгонки.
Р е ш е н и е .
Восполь
зуемся данными о равнове
сии смеси четыреххлористый
Ш
ш ?
т о
углерод — двухлористая сера, полученными в предыдущем при
мере.
Находим по формуле (7.10) минимальное число флегмы
д л я конечного момента разгонки, когда к у б о в ая ж идкость содер-
ж и т 15% SC12 (в этот момент существуют наиболее трудные усло
вия разделени я):
п
ХР~У >
0 , 9 - 0 , 2 5
«мин -
ур — Хр -
0 ,2 5 - 0 ,1 5
Здесь 0,25 — мольная доля SCla в парах, равновесных с кубовым остатком,
содержащим 15
%
SCI2,— определяется по диаграмме равновесия.
Д л я действительного процесса принимаем число флегмы на
20% больш е # МШ1:
R =
1,2-6,5 = 7,8.
У равнение рабочей линии (7.6) для конечного момента пере
гонки:
7,8
,
0,9
х +
*
7 , 8 + 1
1 7,8-{-1
или
у —
0,887* + 0,102.
Строим рабочую линию и определяем графически число сту
пеней изменения концентрации. К а к следует из рис. 7.11, числу
флегмы
R
= 7,8 соответствуют 11 ступеней.
Ч и сло действительных тарелок, требуемое для разгонки:
п = 1,7-11 « 19.
Д л я начального момента разгонки, когда
хр
= 0,5, минималь
ное число флегмы:
0 , 9 - 0 , 6 4
,
* м и н = 0 , 6 4 - 0 , 5
где
у р =
0,64 найдено по диаграмме равновесия (рис. 7.11).
Отношение минимальных чисел флегмы в конце и в начале р аз
гонки:
^
^
„
= 6.5/1,86 = 3,5.
Т аким образом, в процессе разгонки флегмовое число меняется,
достигая максимального значения
R
= 7,8 в конце процесса.
Пример 7.13. Построить диаграмму
I — х
в области насыщения
д ля смеси СН4— N» при
р а$0
= 10 кгс/см2.
Р е ш е н и е . Методику построения и применения диаграммы
/ — х
см. [6 .1 ].
Д л я определения равновесных соотношений системы СН4— Na
воспользуемся экспериментальными данными.
По диаграмме состояния
I
— 1
g p
для N2 и СН4 определяем
энтальпии чистых компонентов на 1 кмоль п ара и жидкости в пре
делах температур сущ ествования системы С Н 4—N« при 10 кгс/см2
(табл. 7.5).
Строим сетку диаграммы: по оси абсцисс откладываем содер
ж ани е N2, по оси ординат — энтальпию в кД ж /км оль (рис. 7.12).
Д ал ее наносим энтальпии чистых газообразны х N 2 и СН4
(табл. 7.5) на оси ординат д л я температур 170; 160 и 150 К . Соеди-
б) в нижней части колонны
f Qp
= 1,3д£р ^ 0 , 0 0 6 8 = 1,3-0,283 — 0.0068 = 0,361.
Средние температуры пара определяем но диаграмме
t
—
х , у
(рве, 7.6);
а) при
г/ср — 0,829
й р
= 88 °С,
б) при #ор = 0,361
7 с р « 1 0 3 ° С . '
Средние мольные массы и плотности пара:
а) /Мер ” 0,829*784' 0,171*92 = 80,3 кг/кмоль;
K v T o
80,3-273
„
рср “ 22
ЛТ'с р ~~
22,4*361 “ ’
КГ/М'
б) Мер = 0,361*78+ 0,639*92= 87 кг/кмоль;
. _
К Л
_
87-273
_ 2 а 2 ш №
Рср
22,4Гс р ~
22,4-376 “ ’
' *
Средняя плотность пара в колонне:
Рп = (Рср + Рср)/2 = (2,71 + 2,82)/2 = 2,77 кг/м*.
Плотности жидких бензола и толуола близки. Температура в верху колонны
при
tjD
= 0,965 равняется 82 °С, а в кубе-испарителе при
x^v
= 0,023 она равна
109 вС (рис. 7.6).
Плотность жидкого бензола при 82 °С рд = 813 кг/м8, а жидкого толуола
при 109 °С рт = 783 кг/м3 [4.15].
Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне
р ж
« (813 + 783)/2 « 800 кг/мз.
^
Определяем скорость пара в колонне по уравнению (7.17).
ПъМ
1
га-спряпочц!!ка сКолонные аппараты? принимаем расстояд,
.ля ситчатых тарелок пс
в колонне по уравнен»
= С \Г К Ж Г = (М ^М
каин Л = 300 мм. Для ситчатых тарелок по графику (рис. 7.2.V-
Скорость пара в колонне по уравнению (7.17а): „ У /
Объемны-'
п колонне^
№
III.
Г и д р а в л и ч е с к и й р а с ч е т
т а р е л о к .
Принимаем следующие размеры сетчатой
тарелки: диаметр отверстий ап BS 4 мм, высота
сливной перегородки
Ьа
= 40 мм. Свободное
сечение тарелки (суммарная площадь отверстий)
8
%
от общей площади тарелки. Площадь,
занимаемая двумя сегментными переливными
стаканами, составляет 20 % от общей площади
тарелки.
Рассчитаем гидравлическое сопротивление
тарелки в верхней и в нижней части колонны
по уравнению (1.60):
Ар
== Дрсуг *Ь ДРа
~\г
ДРпж*
а) Верхняя часть колонны.
Гидравлическое сопротивление сухой та
релки:
Apcjx = &*$Рп/2 = 1,82-7,53-2,71/2 = 138 Па,
где С = U82— коэффициент сопротивления не
орошаемых ситчатых тарелок со свободным се
чением 7 — 10
%; w0 =
0,6/0,08 = 7,5 м/с ■—
— скорость пара в отверстиях тарелки.
Сопротивление, о5условленное силами по
верхностного натяжевся:
Д
Ро
=
4o/dQ
= 4- 20,5-10"3/0,004 = 20,5 Па,
где с = 20,5* 10-3 11/м — поверхностное натяже
ние жидкости при средней температуре в верхней
(у бензола и толуола практически одинаковое
= 0,004 м — диаметр отверстий тарелки,
го слоя на тарелке:
—
1.3/гт1(рцщ§й.
(рио. 7.18):
где
R
—
0,9 м — радиус тарелки; а/3Ш — приближенное значение площади
сегмента.
Решение дает: П = 1,32 м;
Ь =
0,289 м. Находим Aft;
д .
/
0,00328
ч*/»
. . . . .
Ч 1,85-1,32.0,5 )
- ° ' 0193м *
Высота парожидкостного слоя на тарелке:
г
Лд>к = Лд + Д
h
= 0,04 -f- 0,0193 = 0,0593 н.
Сопротивление яаро^дкостного слоя:
Дрпж=
= 1,3-0,0593-0,5• 800• 9,81 == 302 Па.
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней часта колонны:
Д р '
— ^Pcyx
Дра
*1"
&Раж ~
^38 -{*■ 20,5 -}- 302 = 461 Па.
б) Нижняя часть колонны:
1,82-7,5а-2,82
„
4
4-18,8-10“
ДРсух = ----------- 2------ *“ =
а;
Аро
( Щ И
* 1 , 8 П а
(18,8* 10-3 Н/м — поверхностное натяжение жидкости при ?ср= ЮЗ°С);
„
( O d R
G f \
Мер
/5110-1,78
, ЮООО\
88
п „„„„
¥ж- \ - Щ - + М?)
h
i
78,5 + Ж Г / 3600-800' ^ 0'00717 м/Ь
( Л ^ = 0 ,542-78 + 0,458.92 = 84,4 кг/кмоль;
М Ср = 0,
283-78 +
0,717-92 = 88 кг/кмоль);
' М
т
Апж = 0,04 + 0,0325 = 0,0725 м
Арцж - 1,3-0,0725-0,5-800-9,81 = 369 Па.
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны*
Ар” =
144 Н-
Ш
,8
-f- 369 = 532 Па.
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками
h
— 0,3 м необ
ходимое для нормальной работы тарелож условие
Д
р
h > l , S
Рж
§
Для тарелок нижней части Коломны, у которых гидравлическое сопротивле
ние
Ар
больше, чем у тарелок верхкей части:
1,8Др"
1,8-532
т
Ш
- ° - . 1 2 2 м *
Стедовательно, вышеуказанное условие соблюдаете'::
Проверим равномерность работы тарелок — рассчитаем минимальную ско
рость пара в отверстиях х>0, мпн, достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка
работала всеми отверстиями:
п -чЦ/"ЯРжЛпж
л с-? "I
f
9,31-800*0,0725
„ л|?
Do'stlaringiz bilan baham: |
