Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 109
Текст из файла (страница 109)
[0-6). 94. Высоту слоя насадки в точке инверсии Ь„, эквивалентную одной теоретической ступени изменения концентрации в ректификационной колонне, можно определить по следующей формуле [0-6[: ь !ив — "=5,2)!ец ( — ) ~ — «) (Х-!27) » !'г 1 — т— й Зд ь о Р ю» — скоРость паРа, отнесеннза к полномУ сечению ш„Ф,Рг 1'«Р« колонны, м/сек; р„и р — плотности пара и жидкости, кг/м', Р« — вязкость пара, О И+1 и - сгк/лФ; ш — тангенс угла наклона кривой равновесия; — = — (длв /.
К 0 /7+1 верхней части колонны): — = — (для нижней части колонны). 6 /7+В Подробный расчет по этому методу см. [0-6), другие расчетные формулы см. (0-1 — О-З). тАРельчАтые колонны Режимы работы барботажных тарелок 96. В зависимости от скорости потока пара (газа) на тарелке устанавливается неравномерный нлн равномерный режим. Неравномерный режим устанавливается при малых скоростях пара. В колпачкавых тарелках при этом имеет место пузырьновый режим барботажа.
ракомгнцримыь лпплрлты для проциссов риктиьиклции в льсарьции Скорость потока пара (газа) в свободном сечении колонны Каллачкогые тарелки 98. Нижняя (минимальиая) предельная скорость при равномерном режиме. Барботаж пара (газа) через прорези колпачка начинается тогда, когда открытие прорези й (рис. Х-16) превышает величину 1» ее начального открытая; последняя величйна может быть рассчитана для прямоугольной прорези по следующей формуле [0-17): ( 3, 5 + ! 74) .~/ а (Х-128) где Ь вЂ” ширина прорези, мм; а — поверхностное натяжение аа границе жидкости с паром (газом), и/м; р, — плотность жидкости, кг/и»; р„— плотность пара (газа), кг/м'.
Скорость пара (газа), при которой произойдет полное открытие прорези: шот« = 2.95п (! — — ) 1/ м/сгк (Х-129) /о ! - Г (Аврор /о) (Р«. Рг) йпр,р Рг В ситчатых и провальных тарелках жидкость «проваливается» через отверстия и не успевает накапливаться на тарелках.
96. прн увеличении скорости пара (газа) выше определенной величины неравномерный режим работы переходит в равномерный. Скорость, прн которой наблюдашся этот переход, обозначают через ю~р а, ч (нижняя предельная скорость существования равномерного режима).
Равномерный режим работы колпачковых тарелок характеризуется полным раскрытием прорезей всех колпачков и струйным движением пара (газа) через жидкость. В ситчатых тарелках истечение газа (пара) в жидкость происходит через все отверстия тарелки. Максимально допустимая скорость пара (газа), при которой еще существует равномерный реким, определяется физическими саойствамн компонентов, высотой сепарационного пространства, конструкцией тарелки, диаметром колпачка и величиной допускаемого уноса жидкости.
При дальнейшем увеличении скорости пара (газа) равномерный режим переходит в режим фонтанирования, сопровождающийся большим брызгоуносом. Обычно скорость пара (газа) в свободном сечении колонны, при которой наблюдается переход от неравномерного режима к равномерному, находится в пределах 0,4 — 0,5 м/сгк для колонн, работающих при атмосферном давлении. В каждом индивидуальном расчете заданными являются физические свойства компонентов, конструкция тарелки н величина допускаемого уноса жидкости. Таким образом, можно изменять только взаимосвязанные величины: скорость пара (газа) н расстояние между тарелками. 97.
Свободное сечение колонны определяется как разность между полным ее сечением и сечением переливных устройств; при этом для обеспечения определенного запаса жидкости на тарелке, имеющей переливные устройства, скорость движения жидкости в них не должна превышать 0.12 м/сел [Х-Ц. При выборе скорости в свободном сечении колонны следует исходить из условий работы тарелки в равномерном режиме илн в режиме фонтаннрования, Для колони, работающих при атмосферном давлении, рекомендуется скорость пара (газа) в свободном сечении 0,9 — 1,4 м/сгк, расстояние между тарелками 0,08 — 0,2 м.
При работе под вакуумом или под давлением скорость следует соответственно увеличивать нли уменьшать пропорционально уменьшению или увеличению плотности газа. грглпгпд м/сек (Х-131) б,о 4ОО 810' В)0 Ру Рг т = (0,8 . 0,9) агпред, н 2 Ккр„ А= — ' 2бйсрл х. иьсарьция, рьктпаикиция, перьгонки где и — коэффициент расхода, который по опытным данным мажет быть при- нят равным 0,88: 1е — величина начального открытия прорези, мм, "йдрлр — вы- сота прорези, мм.
Рис. Х-16. Схема колонны с колпачковыми тарелками: И вЂ” нысотз орнемной перегородки; ЬИ вЂ” высота слон жнлкостн нлд прнемной перегородкой; пр пр И вЂ” высоте колплчкм И Г вЂ” г -нысотн ело» снетлой жндкотж Ȅ— нысота переднем к сл л пер Ь вЂ” нысотл слон жндкостн нлл перелннаю Н -ржстоннне между тзрелкнмн;Н вЂ” нысотл слон т пер лспененной жндкостн и перелннном устройстве; Н, -нысотл слон пены нз тлрелкег Ио — лысова прорези; й — открытке прорезн.
Применяется н другая расчетная формула для определения скорости пара (газа) в прорезях колпачков, соответствующей началу режима равномерной работы «0-2«: ернред. н = — ' /гпрзр м/сги к р»' (Х-130) 1 'р„ тле й,р,р — высота прорези, м; Ь вЂ” коэффициент сопротивления для колпачко- вых тарелок (ь=4,5 —:5), рскомьндуьмыь иппириты для працьссов ректиоикиции и иьсорьцим Нижняя предельная скорость пара (газа) в свободном сечении колонны прн равномерном режиме рабаты колпачковой тарелки: ~пррр — отношение плошали поперечного сечения всех прорезей на )р всех колпачках к площади поперечного свободного сечения колонны, 99. Верхняя (максимальная) предельная скорость при равномерном режиме. Верхнюю прелельиую скорость пара (газа) в свободном сечении колонны прн равномерном режиме работы колпачковой тарелки можно определить па следующей формуле «Х-!3, Х-14«: 34 Г р„см пред.
в= аю )г д„' 1 р„сек 40 (Х-137) а 10 гле д, — диаметр колпачка, гм; ЬН Об =Н, — й„ вЂ” расстояние от верхнего ОИ обреза колпачка до вышераспаложенной тарелки, см. 3 02 Рекомендуется «Х-Ц в условиях, исключающих пенообразованне, раба- 01 чую скорость пара (газа) принимать равной 80 — 90сй от величины юлрлд „ полученной по формуле (Х-132), т. е.
(Х-133) Рис. Х-17. График для определения предельной скорости пара (газа) в свобод- равно- иом сечении колонны при различном орости расстоянии между тарелнами н уносе асстоя- ие более О 1аг лсидкости(кг пира (газа). В пределах существования мерного режима повышение ск пара (газа), при невзменном р нни между тарелиами, приводит к увеличениго уноса, а уменьшение скорости пара (газа) снижает интенсивность массопередачи. Уравнение, приближенно связывающее унос жидкости, скорость пара (газа) и расстояние между тарелками «Х-1, Х-25)г (7=(Агг' — Ц'В, кг жидкости(кг пара (гпза) (Х-134) Здесь Н вЂ” укос жидкости, кг асидкости(кг пара (газа); 0.2 ~~'йперйс В= "'Р; рл — скорость пара (газа), отнесенная к свободному сечернгн аию колонны, м«секГ И,=Нт — йнер — высота сепаРационнаго пРостРанства мг 80 Н, — расстоянне между тарелкамп, м; йлзр высота перелива, м; Кк — — —— коэффицнент, зависящий от конструкции тарелки; ф — величина, отражающая влияние конструкции тарелки: для снтчатых и решетчатых тарелок 0,7 — 0,85; для цилиндрических колпачковых тарелок 0,55 — 0,65; для тарелок с туннельнымп колпачками 0,35 — 0,5 для провальных тарелок 0,8 — 0.85.
Прн расчете обычно избирают меньшие значения ф Уравнение (Х.134) справедливо при значениях высоты перелива 0,02 — 0,08м. Сит«атме тарелки А зо внред. « =005 [л (Х-135) Прона«ение тарелки А= Ве чр (Х-136) мнн прел. и =. Сяэ Верхний предел; г т мене в«реп.
н  — -295 —. РЗ (Х.!37) х. дксорвция, риктиериклция, пиригопкд г!а рнс. Х-17 приводятся значения скорости пара (газа) в,р,д для колпачковых тарелок в зависимости от отношения ре/р„и расстояния между тарелками Н, прп уносе (/~0,1 кг гсидкосги/кг лара (газа) [Х-25]. Такая ведичниа уноса не оказывает заметного влияния на процесс ректификации. Рис, Х-17 составлен для тарелок с круглыми колпачками. Для тарелок другой конструкции значения вне,ед, найденные по рисунку, следует умножить на поправочный коэффициент 0: для тарелок с прямоугольными колпачками 9=07, для ситчатых тарелок 0=1.35, для провальных тарелок ер=1,5.
!00. Верхнюю предельную скорость пара (газа) при равномерном режиме работы колонны с ситчатыми тарелками (расстояние между тарелками Й)0 мм, лиамегр отверстий 2,5 мм, свободное сечение тарелки 12,8е]ь, высота перелива !Π— 20 мм] можно определить по следующей формуле [Х-!3, Х !4]: где р„и р„— плотности жидкости и пара (газа), кг/м'.
Рекомендуется [Х-Ц в условиях, исключающих пенообразование, рабочую скорость пара (газа) пркнимать равной 80 — 907« от величины в«ред. е, полученной по формуле (Х-!35). Скорость пара (газа) в зависимости от велнчиаы уноса жидкости можно определить по формуле (Х-134), а при (/~<0,! — по рис. Х-!7 (ф 1,35). 101. Провальные тарелки могут работать в определенном диапазоне скоростей пара (газа) в свободном сечении колонны: от внред « — нижний предел до вдред е верхний прелел.
При малых скоростях пара (в<в«ред «) жидкость на тарелке не задерживается, проваливается. Прн увеличения скорости (в>веред н) прекращается полное проаалнванне, жидкость накапливается на тарелке й через нее барботируют пузырьки газа (пара). При значительном повышении скорости (в»вер,д,) начинается захлебывание аппарата. Скорость пара (газа) в свободном сечении колонны, при которой обеспе.
чивается устойчивая работа провальных тарелок, можно опрелелеиь по следующему уравнению [Х-), Х-ЗЦ: Величина А зависит от скорости в и при устойчивой работе находвтсн в следующих пределах. !.!ижиий предел: Устойчивая работа в колоннах с решетчатыми и дырчатыми провальнымн тарелками нахолится в пределах следующих значений величины В [Х-Ц: рвкозшидрнмыи дппдрдты для процессов риктивикдции и диоорнции Устойчивая работа в колоннах с трубчатыми провальнымн тарелками находится в пределах следующих значений величины В [Х-ЗЦ. В 4=16 й(еньшие значения В соответствуют внред.
е, большие значения — внред е. В этих формулах: в — скорость пара (газа), отнесенная к полному сечецию колонны, м/сек; йт„и )ре — массовые скорости жидкости и пара (газа), отнесенные к полному сечению колонны, дг/(м' ° сгк); р„и рр — плотности жид~ости н пара (газа), кг/ме! е(е — эквивалентный диаметр отверстия или щели в тарелке, м; Р, — относительное свободное сечение тарелки, ме/ме; Є— вязкость жидкости, и-сгк/ме; р,— вязкость воды при Ю'С, н сек/ме 1,0 Об Об 05 Ц4 ОЗ О! 003 005 ц05 0,04 0,03 ЯО2 О О! 02 ОЗ 04 05 Об 07 Оф 09 !/7 [/ Д гЗ [4 !5 Рис. Х-18. Зависимость А=у (Р) для решетчатых и дырчатых проваль- ных тарелок.
Предельная максимальная скорость в колоннах с решетчатыми и дырчатыми провальными тарелками больше предельной минимальной в]710: 2,95 = 1,84 раза, а в колонаах с трубчатыми провальными тарелками — в ]' 16: 4= 2 раза. На рис. Х-!8 показана для примера зависимость А=/(Р) для решетчатых и дырчатых провальных тарелок. Вычислив Р [формула (Х-136]], по рис. Х-18 / А находят величину А и определяют в„эед е — — ~' —. Рабочую скорость следует принимать равной 0,8 внред.
е. Гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн 102. ! ндравлическое сопротивление тарелки Ьр, [Х-Ц: брт«бр„,+бра+брет и/м' (Х-142) тарелки для случая равномерного прорези, когда в )~варю [формула (Х-138) ик (20 т,!5 110 (Х-139) (Х-140) бр„= р„„О [Н х. лвсорвция. ректнвнклцня, перегонки где брктк — сопротивление сухой тарелки, и/м", брг — сопротивление, вызываемое силами понерхнастнаго натяжения, н/мк; Лркт= статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, н/мт. Расчетные формулы для определения брт зависят от конструкции тарелки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
