6.2 Высота аппарата

Высоту насадки H рассчитывают по модифицированному уравнению массопередачи

, (6.6)

где - общее число единиц переноса в паровой фазе;

- общая высота единицы переноса, м.

Общее число единиц переноса вычисляют по формуле

. (6.7)

Таблица 2 - Данные для графического изображения функции

По графику, интегрированием, (приложение Г) находим общее число единиц переноса в верхней и нижней частях колонны

,

(6.8)

.

Общую высоту единиц переноса определим по уравнению аддитивности

, (6.9)

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

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

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

для верхней части колонны

кмоль/кмоль, (6.10)

для нижней части колонны

кмоль/кмоль, (6.11)

где

. (6.12)

Подставив численные значения, получим

.

Рассчитаем вязкость паров в верхней и нижней части колонны

(6.13)

где µyм и µyб - вязкость паров метанола и бензола при средней температуре верхней части колонны, мПа·с;

yв - средняя концентрация паров.

тогда получим

.

Аналогично для нижней части колонны

.

Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20°С

, (6.14)

где А, В- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества

и растворителя;

хм, хб - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при

температуре кипения, см3/моль;

х- вязкость жидкости при 20°С, мПа•с.

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

.

Для нижней части колонны

.

Рассчитаем температурный коэффициент.

(6.15)

где х и х принимают при температуре 20 0С.

Тогда для верхней части колонны

.

Для нижней части колонны

.

Рассчитаем коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре.

Dx = Dx 20•[1+b·(t-20)]. (6.16)

Для верхней части колонны

Dх в=4,229•10-9• [1+0,017• (57,6-20)]= 6,932•10-9 м2с.

Для нижней части колонны

Dх н =4,162•10-9• [1+0,017• (71,8-20)]= 7,827•10-9 м2с.

Рассчитаем коэффициент диффузии в паровой фазе

(6.17)

где T - средняя температура в соответствующей части колонны, К;

P - абсолютное давление в колонне, Па.

Тогда для верхней части колонны

.

Для нижней части колонны

.

Высота единиц переноса в жидкой фазе

hx = 0,258•Ф•c•Prx0,5•Z0,15, (6.18)

где с и Ф - коэффициенты определяемые по рис 6.6, а и б [6];

Z - высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решетки и нижних насадки не должна превышать 3м, м.

Критерий Прандтля для жидкости

, (6.19)

Отсюда для верхней части колонны

.

для нижней части колонны

.

Таким образом, для верхней части колонны

.

для нижней части колонны

.

Высота единиц переноса в паровой фазе

, (6.20)

где ш - коэффициент, определяемый по рис 6,6 а [6];

d - диаметр колонны, м;

f1=µx0,16; f2=(1000/с x)1,25;

f3 = (72,8?10-3)0,8/у.

Критерий Прандтля для пара

(6.21)

Находим для верха колонны

.

для низа колонны

.

Массовая плотность орошения

, (6.22)

Тогда вверху

кг/(м2•с).

Внизу

кг/(м2•с).

По формуле (6.20) находим высоту единицы переноса для верхней и нижней частей колонны

,

.

Найдем общую высоту единиц переноса для верхней и нижней части колоны по формуле (6.9)

м,

м.

Значения m=0,625 для верхней части колонны и m=1,51 для нижней части определены арифметическим усреднением локальных значений m в интервалах изменения составов жидкости соответственно от до и от до .

Высота насадки в верхней и нижней частях колонны равно соответственно по формуле (6.6)

м,

м.

Общая высота насадки в колонне

м.

С учетом того, что высота слоя насадки в одной секции Z=3м, общее число секций в колонне составляет 6 (4 секции в верхней части, 2-в нижней).

Высоту колонны определяют по формуле.

Hк. = Zn+(n-1)hp+Zв+Zн, (6.23)

где h - расстояние между тарелками, м;

Zв и Zн - расстояние соответственно между верхней тарелкой и

крышкой колонны и между днищем колонны и нижней

тарелкой, м.

Значения Zв и Zн выбирают в соответствии с рекомендациями [6]

Высота колонны

Hк = 3·6+(6-1)·0,5+0,6+1,5 = 22,6м.

Куб нагрева

Объем исходной смеси

, (6.24)

где - масса исходной смеси, кг;

- плотность исходной смеси при 58°С, .

Этот объем равен

м.

Фактический объем куба нагрева равен

м. (6.25)

Высоту куба нагрева вычислим по формуле

, (6.26)

где - диаметр куба, м. Примем его равным 2,2м, тогда

м.

Общая высота аппарата равна

Hк=м.