Расчет числа практических тарелок

Коэффициент полезного действия практической тарелки ректификационной колонны зависит от эффективности тарелок и от свойств разделяемой смеси, прежде всего от вязкости: чем она ниже, тем эффективнее осуществляются массообменные процессы и тем выше к.п.д. тарелки. Для расчета к.п.д. тарелок можно использовать различные эмпирические критериальные уравнения, включающие вязкость системы, однако они приводят к средним отклонениям расчетных значений от экспериментальных на уровне 10 – 13% [3].

Часто для расчета к.п.д. тарелок применяется упрощенное эмпирическое уравнение [19]:

h = 0.17 – 0.616 lgm (1.24),

где m -- динамическая вязкость разделяемой смеси в жидкой фазе при средней температуре в колонне, в сантипуазах.

Как известно, вязкость – свойство, не являющееся аддитивным. Поэтому в качестве допущения примем в качестве основных компонентов при расчете вязкости смеси в отгонной секции толуол, а в укрепляющей секции – бензол.

Вязкость компонентов в зависимости от средней температуры Т(К) рассчитывается по уравнению [9]:

lgm = (1.25)

Значения констант для толуола: А = 467.33, В = 255.24;

для бензола: А = 545.64, В = 265.34.

При средней температуре потоков в отгонной секции

Т _отг. = (115 + 134.4) / 2 = 124.7⁰C = 397.85K для толуола

lgm = 467.33

Средний к.п.д. тарелок отгонной секции колонны:

h_отг = 0.17 – 0.616 (- 0.656) = 0.574

Число практических тарелок в колонне рассчитывается по формуле:

N _пр = N / h (1.26)

Для отгонной секции колонны

N _пр^отг. = 17.5 / 0.574 = 30.5» 31

Аналогично с использованием значения динамической вязкости основного компонента укрепляющей секции рассчитывается число практических тарелок в этой секции колонны.

При средней температуре потоков в укрепляющей секции

Т_укр = (93.6 + 115) / 2 = 104.3^оС = 377.45 К

для бензола

lgm = 545.64

h_укр = 0.17 – 0.616 (- 0.611) = 0.546

Для укрепляющей секции колонны

N_пр^укр = 17.8 / 0.546 = 32.6» 33

Общее число тарелок в колонне

N_пр = N_пр^укр + N _пр^отг. = 33 + 31 = 64