Построение кинетической линии и определение числа действительных тарелок

Коэффициенты массоотдачи, рассчитанные по средним значениям скоростей и физическим свойствам паровой и жидкой фазы, постоянны для верхней и нижней частей колонны. В то же время коэффициент массопередачи – величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия. Поэтому для определения данных, по которым строится кинетическая линия, необходимо вычислить несколько значений коэффициентов массопередачи в интервале изменения состава жидкости от до . Задаёмся различными значениями х и определяем коэффициенты распределения m, как тангенс угла наклона равновесной линии в определенной нами точке.

Таблица 3

	Нижняя часть колонны	Верхняя часть колонны
x	0,16	0,35	0,5	0,75	0,9
m	1,44	1,08	1,05	0,67	0,6
Kyf	0,073	0,075	0,071	0,074	0,075
noy	1,397	1,435	1,324	1,38	1,399
Ey	0,753	0,762	0,734	0,749	0,753
λ	1,168	0,876	1,344	0,858	0,768
B’	0,879	0,668	0,986	0,643	0,578
E‘my	1,04	0,98	1,16	0,95	0,93
Emy	1,04	0,98	1,16	0,95	0,93
	0,25	0,48	0,635	0,83	0,985
	0,16	0,4	0,585	0,795	0,98
yвых	0,254	0,478	0,643	0,828	0,985
yк	0,24	0,46	0,62	0,82	0,97

Коэффициент массопередачи K_yf в верхней и нижней частях колонны:

Общее число единиц переноса на тарелку:

Локальная эффективность E_y рассчитывается по формуле:

Фактор массопередачи для верхней части:

Фактор массопередачи для нижней части:

Так как доля байпасирующей жидкости

Для колонн диаметром более 600мм с ситчатыми и клапанными тарелками отсутствуют надёжные данные по продольному перемешиванию жидкости, поэтому с достаточной степенью приближения можно считать, что одна ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости l=300-400 мм. Примем l=350 мм и определим число ячеек полного перемешивания S как отношение длины пути жидкости на тарелке к длине l. Определим длину пути жидкости как расстояние между переливными устройствами:

Эффективность по Мерфи с учетом перемешивания на тарелке :

Эффективность по Мерфи с учетом байпасирующего потока жидкости и при принятом условии, что : Зная эффективность по Мерфи , можно определить концентрацию пара на выходе с тарелки из соотношения:

,

где концентрация пара соответственно на входе на тарелку и равновесная с жидкостью на тарелке.

Однако действительная концентрация пара будет отличаться от , вычисленной по значениям , вследствие явления обратного перемешиванию жидкости в колонне, вызванного брызгоуносом. Влияние брызгоуноса может быть учтено соотношением:

где - действительная концентрация пара на выходе из тарелки (ордината точки на кинетической линии), кмоль/ кмоль смеси;

- состав жидкости на тарелке, кмоль/ кмоль смеси;

- относительный унос жидкости, кмоль/ кмоль пара. Относительный унос жидкости в тарельчатых колоннах определяется в основном скоростью пара. В настоящее время нет надёжных зависимостей, учитывающих влияние физических свойств потоков на унос, особенно для процесса ректификации. Для этих процессов унос можно оценивать с помощью графических данных:

По этим данным унос на тарелках различных конструкций является функцией комплекса Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению:

Высота сепарационного пространства равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью расположенной выше тарелки:

где межтарельчатое расстояние, м; в соответствии с каталогом [10] для колонны диаметром 1800 мм расстояние ;

Таким образом, действительная концентрация пара равна:

По значениям и на диаграмму х-у наносят точки, по которым проводят кинетическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями в интервалах от до определяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части и в интервалах от до - число действительных тарелок для нижней (исчерпывающей) части колонны. Общее число действительных тарелок равно:

Высоту тарельчатой ректификационной колонны определяют по формуле:

где -расстояние между тарелками, м;

- расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м.