Курсовая работа: Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

По рисунку находим общее число единиц переноса в верхней  и нижней  частях колонны:

; .

Общую высоту единиц переноса  определим по уравнению аддитивности:

 (1.27)

где  и  - частные высоты единиц переноса соответственно в жидкой и паровой фазах;

 - средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответствующей части колоны.

Отношение нагрузок по пару и жидкости G/L, кмоль/кмоль, равно:

для верхней части колонны

 (1.28)

для нижней части колонны

 (1.29)

где

 (1.30)

Подставив численные значения, получим:

Высота единицы переноса в жидкой фазе

 (1.31)

где  - коэффициенты, определяемые по рисунку;

 - критерий Прандтля для жидкости;

 - высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решётки и нижних слоёв насадки, а также из условия равномерности распределения жидкости по насадке не должна превышать 3 м.

Высота единиц переноса в паровой фазе

 (1.32)

где  - коэффициент, определяемые по рисунку ;

 - критерий Прандтля для пара;

 - массовая плотность орошения, кг/(м2с);

 - диаметр колонны, м;

Поверхностное натяжение  для верхней части колонны, принимаем поверхностное натяжение легколетучего компонента при температуре верха колонны, а поверхностное натяжение для нижней части колонны, принимаем поверхностное натяжение для тяжело кипящего компонента при температуре низа колонны.

Необходимо определить вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой  и паровой  фазах. Вязкость паров для верхней части колонны:

 (1.33)

где  и  - вязкость паров этилацетата и толуола при средней температуре верхней части колонны, [3 c.36], мПас;

Примечание: так как нет надёжных данных для определения вязкости паров этилацетата, поэтому берём вязкость паров для диэтилового эфира.

 - средняя концентрация паров:  

Подставив, получим:

Аналогично расчётом для нижней части колонны находим

 (1.34)

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t (в 0С) равен:

 (1.35)

Коэффициенты диффузии в жидкости  при 20 0С можно вычислить по приближённой формуле:

 (1.36)

где А, В – коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и растворителя;

 - мольные объёмы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см3/моль;

 - вязкость жидкости при 20 0С, мПа∙с,[2 табл. V c.556].

Вычислим вязкость жидкости для верхней части колонны при температуре 20 0С:

Вычислим вязкость жидкости для нижней части колонны при температуре 20 0С:

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 0С равен:

Температурный коэффициент b определяют по формуле:

 (1.37)

где  и  принимают при температуре 20 0С, [2 табл. V c.556 и 3 с.36].

Плотность жидкости при 20 0С в верхней и нижней частей колонны найдём по формуле:

Тогда

Тогда

Подставим полученные численные значения для определения температурного коэффициента:

Отсюда

Аналогично для нижней части колонны находим:

Коэффициент диффузии в жидкости для нижней части колонны при 20 0С равен:

Температурный коэффициент b определяют по формуле:

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для нижней части колонны:

Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

 (1.38)

где Т – средняя температура в соответствующей части колонны, К;

Р – абсолютное давление в колонне, Па.

Тогда для верхней части колонны:

Аналогично для нижней части колонны получим:

Подставив численные значения, получим:

Таким образом, для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

По уравнению находим общую высоту единиц переноса для верхней и нижней части колонны:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9