Смазочные материалы

Расчет  ректификационной колонны

Расчет  испарительной секции колонны

Материальный  баланс испарительной секции ректификационной колонны К-3 представлен в таблице 5 

Таблица 5 - Материальный баланс испарительной секции

Давление  в колонне поддерживается на уровне 0,13 - 0,16 МПа [11]

Принимаем давление P = 0,15 МПа.

    Т_верха = 210 ⁰С;       

    Т_{ввода раф р-ра} = 295 ⁰С;  

    Т_низа = 260 ⁰С

     Для предотвращения уноса рафината с  парами растворителя и более четкого отделения N-метилпирролидона от рафината испарительная секция оборудована клапанными тарелками – 6-7 штук [11]. Принимаем 7 тарелок.

     Составляем  тепловой баланс колонны с целью  определения количества растворителя, поступающего на орошение.

   1. Определяем тепловую нагрузку  прихода:

                                                                                       (13)

                                                                                                     (14)

Энтальпию рафината находим по формуле Крэга:

       кДж/кг

       кДж/ч

кДж/ч

Энтальпию N-метилпирролидона берем из справочника [5]

Тогда: кДж/ч.

    2. Определяем тепловую нагрузку  расхода:

                                                                                                  (15)                                                                                         

В паровой  фазе :

кДж/ч                                                     (16)

энтальпию N-метилпирролидона берем из справочника [5]

В жидкой фазе:

                                                                                                        (17)

                                                                                                             (18)

кДж/кг

кДж/ч

кДж/ч

кДж/ч

Тогда: кДж/ч

3. Найдем тепло орошения по формуле:

     кДж/ч                                    (19)             

4. Количество орошения:

  кг/ч                                                              (20)                          

Все данные по тепловому балансу заносим  в таблицу 5.

Определим основные размеры испарительной  секции колонны.

5. Определение диаметра испарительной секции.

Рассчитаем  количество паров, проходящих через  наиболее нагруженное сечении колонны ( сечение над верхней тарелкой) [8]: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 6 - Тепловой баланс испарительной секции

      ,где                                                             (21)                                                     

t – температура, ⁰С;

Р –  давление, МПа;

G – расход компонента, кг/ч;

M – молекулярная масса компонента.

Молекулярную  массу рафинатного раствора находим  по правилу аддитивности:

                             (22) 

Тогда:  

     м³/с. 

Определим допустимую линейную скорость паров [8]:

     ,                                                                                           (23)                                                                            

К –  коэффициент, зависящий от расстояния между тарелками и условий  ректификации;

 и  - абсолютная плотность паров и жидкости соответственно.

Коэффициент К определяется в зависимости  от расстояния между тарелками, типа тарелки и некоторых условий работы колонны. Согласно литературным данным [8], чаще всего расстояние между тарелками лежит в пределах 0,5 – 0,7 м.

Принимаем а = 0,6 м.

Коэффициент К определяем по графику зависимости  Кота [8]:

К = 800

Определим плотность жидкости [9]:

                                                (24)

- поправка на изменение плотности  при изменении температуры на один градус [9].

Определим плотность паров:

       кг/м³                                                 (25)

Тогда по (1.28): м/с.

Диаметр испарительной секции колонны находим по формуле:

       м.                                                                  (26)                                                         

Из стандартного ряда принимаем диаметр D = 3,2 м.

6. Определим  рабочую высоту испарительной  секции колонны:

       ,где                                                                                            (27)                                                                               

     h₁ – высота от верхнего днища до первой ректификационной тарелки;

     h₂ – высота эвапарационной зоны;

     h₃ – высота слоя жидкости внизу секции.

       м.                                                                                         (28)

       м,где                                                                        (29)                                      

 n – число тарелок;

h_t – расстояние между тарелками.

Высоту  h₃ принимаем равной 2 м [8].

Тогда: H_исп = 1,6+3,6+2 = 7,2 м. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  отпарной секции колонны

Таблица 7 - Материальный баланс отпарной секции