В данном случае плотности жидких хлороформа и бензола близки.

Температура вверху колонны при yD=0.975 равняется 63,40С, а в кубе-испарителе при XW=0.036 она равняется 80,30С. Плотность жидкого хлороформа при 63,40С: =1405 кг/м3, а жидкого бензола: =814 кг/м3.

Тогда средняя плотность жидкости в колонне равна:

Ж=(+ )/2=(1405+814)/2 = 1109,5 кг/м3

Предельная скорость пара в верхней и нижней частях колонны:

где а – удельная поверхность насадки, м2/м3;

e – свободный объем насадки, м3/м3 (в ректификационных колоннах работающих при атмосферном давлении для разделения агрессивных жидкостей, а также в тех случаях, когда не требуется частая чистка аппарата, обычно применяют керамические кольца Рашига. Для данного случая примем насадку из керамических колец Рашига размером 50´50´50 мм. Удельная поверхность насадки 87,5 м2/м3, свободный объем насадки 0,785 м3/м3, насыпная плотность 530 кг/м3).

Вязкость жидких смесей:

Вязкости жидкостей в верхней и нижней частях колонны:

Откуда

МПа*с

МПа*с

Предельная скорость пара в верхней части колонны:

Откуда м/с

Предельная скорость пара в нижней части колонны:

Откуда м/с

Примем рабочую скорость на 30% ниже предельной:

м/с, м/с

Найдем среднюю скорость паров:

м/с

Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравнения расхода:

Принимаем средний массовый поток пара в колонне G равным полусумме GB и GH:

G=(5,38+5,89)/2 = 5,64 кг/с

Диаметр колонны:

м

Рационально принять стандартный диаметр колонны d=1,4 м. При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:

2.3 Высота колонны

ректификация бензол хлороформ колонна смесь

Эквивалентная высота насадки:

где s – поверхностное натяжение жидкости, Н/м.

m – тангенс угла наклона равновесной линии.

Высота слоя насадки:

где - теоретическое число изменения концентраций (как видно из графика для верха – 9, для низа – 13 шт.)

Принимаем КПД насадки равное 0,7, тогда действительное число изменения концентраций:

.

Принимаем 32 шт. (13 и 19 шт.)

Высоту колонны определим по формуле [5]:

Н К=Нн+(n-1)hp +НСЕП+НКУБ

где hp – высота промежутков между секциями насадок, м;

НСЕП – высота сепарационного пространства, м;

НКУБ – расстояние между днищем колонны и насадкой, м.

Для колонны диаметром d=1,4 м по [5] принимаем:

НСЕП = 1000 мм

НКУБ = 2000 мм

Тогда высота колонны будет равна:

НК=11,84+(32-1)0,3+1+2=24,14 м.

2.4 Гидравлический расчет колонны

Гидравлическое сопротивление насадки Δр:

ΔР=1169U ΔРc

Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки:

где - коэффициент сопротивления сухой неорошаемой насадки, зависит от режима движения газа в насадке

Критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно:

Следовательно, режим движения турбулентный.

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига:

Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в верхней части колонны:

Па

Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки в нижней части колонны:

Па

Плотность орошения в верхней и нижней части колонны:

м3/(м2*с)

м3/(м2*с)

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней части колонны:

Па

Па

Общее гидравлическое сопротивление насадки:

ΔР = ΔР.В + ΔР.Н =5706+10030 = 15736 Па.

2.5 Прочностной расчет

По рекомендации [7], принимаем сталь Х18Н10Т, она пригодна для работы при контакте с хлорсодержащими веществами и производными бензола. Коррозия этой стали равномерная, и составляет: w=0,14 мм/год.

Толщина стенки аппарата:

Sp=PpD/(2*φ*[σ]-Pp)

где Рр − расчётное давление, МПа

Рр=Р+Рг

где Р − давление в аппарате, МПа;

Рг − гидростатическое давление столба жидкости.

Так как Рг мало по сравнению с Р, его можно не учитывать.

φ-коэффициент прочности сварных швов, φ=0,9

[σ] − нормативное допускаемое напряжение, МПа

[σ]=η*σ*

η − коэффициент, зависящий от вида заготовки.

Для листового проката η=1. σ*=152 МПа, при t=100оС

Откуда [σ]=152 МПа

Расчетная толщина стенки равна:

Sp=0,1*1,4/(2*0,9*152-0,1)=0,000511 м

Исполнительная толщина стенки равна:

S=Sp+C+C0

где С – прибавка на коррозию, которая находится по формуле: