1. Чтобы найти число тарелок верхней (укрепляющей) части колонны, записываем уравнение рабочей линии верхней части колонны в соответствии с формулой (3.21):

;

.

В соответствии с этим уравнением, на рис. 16 по оси ординат откладываем отрезок 0 – 3 ( % мол.).

Соединяем точки 1 и 3; линия 1 – 3 является рабочей линией верхней части колонны.

Проводим между рабочей линией и кривой равновесия, начиная от точки 1, горизонтальные и вертикальные линии до . Число ступеней определяет теоретическое число тарелок; .

2. Определяем число тарелок нижней (отгонной) части колонны.

Составляем уравнение рабочей линии нижней части колонны в соответствий с формулой (3.23).

Величина потока жидкости  в колонне по уравнению (3.24):

кмоль/ч.

Мольная масса исходной смеси  по уравнению (3.10):

 кг/кмоль.

Величина парового потока , в колонне может быть определена по количеству греющего пара из уравнения (3.25):

 кмоль/г,

тогда

или

.

Строим (в большом масштабе) кривую равновесия (рис. 18). Для построения рабочей линии находим:

примерно соответствует точке о при ;

 – точка а при .

Проводят прямую линию через точки о и а, получаем рабочую линию нижней части колонны.

От точки 1 проводят горизонтальные и вертикальные линии и определяем теоретическое число тарелок для дистилляции от % мол. до % мол.: .

Количество тарелок, необходимых для истощения исходной смеси от 0,2 % мол, до 0,002 % мол., рассчитывают по формуле (3.34):

.

Рис. 19.  Диаграмма для смеси вода–спирт для определения минимального флегмового числа и количества теоретических тарелок в нижней части колонны.

3. Общее теоретическое число тарелок колонны:

.

4. Действительное число тарелок рассчитывают по формуле (3.36), для чего находят КПД тарелок η по табл. 49 приложения:

для верхней части колонны для тарелок колпачковых η = 0,5

 тарелки;

для нижней части колонны (во избежание засорения выбраны колпачковые тарелки двойного кипячения) η = 0,5:

 тарелок.

Определения высоты массообменной части колонны

Определяют по формуле (3.39):

м.

Расчет диаметре нижней части колонны

По формуле (3.40) рассчитывают диаметр нижней части колонны, где объем паров больше, чем в верхней.

1. Объем пара определяем по формуле (3.42), для чего находим  и  – плотность и энтальпию водно-спиртового пара по табл. П.5.13., приложения 5, при составе пара на тарелке подачи исходной смеси при % мас.;  кг/м³ = 2568 кДж/кг.

м/с = 478,1 м³/ч.

2. Скорость пара в свободном сечении колонны определяем по формуле (3.44), приняв глубину барботажа мм:

 м³/с.

Диаметр колонны:

 м.

Подбираем по каталогу колонну с диаметром равным 600 мм с колпачковыми тарелками в верхней части колонны (тарелки ТСК–1) и с колпачковыми тарелками двойного кипячения в нижней части колонны.