Расчет тарельчатой колонны

 

 ;    

 

 К

 

       .

 

 Н^.с/м².

 

Общий к.п.д. тарелки определяем по уравнению (3.102):

.

 

Действительное  число тарелок:

вверху колонны

 

. Принимаем N₁=15;

 

внизу колонны

 

. Принимаем N₂=16.

 

3.2.8 Высота  колонны

Принимаем запас жидкости внизу колонны  из расчета работы насоса t=0,1 ч. Объем жидкости в нижней части колонны

 

     (3.105)

 

 м³.

 

Расстояние  от уровня жидкости до сварного шва  корпуса и днища

 

    (3.106)

 

 м.

 

Высота  цилиндрической части корпуса аппарата будет равна [7]:

 

    (3.107)

 

 м.

 

 

 

3.2.9 Оптимальное  флегмовое число

Оптимальное флегмовое число определим при помощи графика, приведенного на рисунке 3.12. Количество тепла, необходимое для конденсации или испарения 1 кг дистиллята, можно принять равным теплоте испарения бензола, т.е. 377 кДж/кг. При использовании водяного пара для подогрева низа колонны затраты на испарение значительно превысят затраты на конденсацию, поэтому

 

 р/ч,

 

где С=3,4^.10^-3 р/кг – стоимость водяного пара при давлении 0,3 МПа.

При стоимости  колонны С_к=5400 руб. и времени амортизации колонны, составляющем 10 лет, получим стоимость амортизационных отчислений на 1 м² сечения колонны, р/(м^2.год):

 

 р/(м^2.год)

 

          (3.108)

 

 кг/(м^2.ч)

 

 ч.

 

Фактор  стоимости по уравнению (3.109) 

 

     ,    (3.109)

 

где С₁ – стоимость пара и хладагента для испарения и конденсации 1 кг дистиллята, р/(ч^.кг);

       С₂ – стоимость амортизационных отчислений на 1 м² сечения колонны, р/(м^2.год);

        Е – общий к.п.д. тарелки;

        t - рабочее время в году, ч.

 

.

 

По рисунку 3.12 при R_min=1,45, N_min=7,4 и F_с=84,7 получим b_опт=1,19.

Рассчитаем  теперь оптимальное флегмовое число по уравнениям (3.110)-(3.112).

 

,    (3.110)

 

где - отношение числа тарелок при коэффициенте избытка флегмы b=1 к минимальному числу тарелок;

      - технико-экономический коэффициент;

      А₁ – относительные капитальные затраты на разделение, руб.^.ч/кг;

      А₂   - относительные эксплуатационные расходы и затраты на теплообменное оборудование, руб.^.ч/кг.

 

.    (3.111)

 

, (3.112)

 

где l - теплота испарения, кДж/кг;

      Н – расстояние  между тарелками, м;

      Р_к – стоимость единицы объема колонны, руб./м³;

      g_н – к.п.д. нагревательного устройства;

      а_w, a_D – стоимость единицы поверхности нагревателя и конденсатора соответственно, руб./м²;

      K_w, K_D  - коэффициенты теплопередачи в подогревателе и конденсаторе, кВт/(м^2.К);

      DT_w, DT_D – перепад температур в подогревателе и конденсаторе соответственно, К;

      DQ – потери тепла по высоте колонны;

      Е – к.п.д. тарелок;

      К₀ – коэффициент, учитывающий массу колонны, не занятую тарелками, и зависящий от типа колонны. Для ректификационных колонн К₀=1,15-1,55 [5];

      P_Q – удельные затраты на подвод тепла в низ колонны, руб./кДж;

      t - срок амортизации оборудования.       

 

     (3.113)

 

     (3.114)

    ч

 

       р/кДж

       р/м³.

 

Примем  также следующие значения ряда величин, входящих в уравнение (3.112) и, ориентируясь на цифры, приведенные в работе [8], получим

 

g_н=0,9; а_D=а_w=31,8 р/м³;  К_D=0,303 кВт/(м^2.К);

К_w=1,56 кВт/(м^2.К); DТ_D=35 К;  DТ_w=53 К.

Из уравнения (3.111) и (3.112) находим

 

     р/кг

 

  р/(ч^.кг)

 

.

 

По уравнению (3.11) имеем 

 

.=1,158

 

Таким образом, принятое значение коэффициента избытка  флегмы (b=1,17) близко к своему оптимальному значению.