Расчет колонны. Материальный баланс

Материальный баланс всей ректификационной колонны может быть представлен двумя уравнениями: по всему продукту

,

по легколетучему компоненту

,

где хf, хD, хw – молярные составы (мольные доли) низкокипящего компонента (НК) соответственно в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке.

Для дальнейших расчетов необходимо концентрации исходной смеси дистиллята и кубового остатка выразить в массовых долях.

;

;

,

где хА – мольная доля низкокипящего компонента в жидкости;

МА – молекулярная масса низкокипящего компонента, кг/кмоль;

МВ – молекулярная масса высококипящего компонента, кг/кмоль.

Молекулярная масса метилового спирта – 32 кг/кмоль, этилового спирта – 46 кг/кмоль.

Массовый расход исходной смеси, кг/с, определим по формуле

кг/с

Массовый расход кубового остатка, кг/с, определим по формуле

Gw = Gf – Gd = 8,13-1,32=7,81кг/с

По имеющимся данным о равновесии между жидкостью и паром строим изобары температур кипения и конденсации смеси t=f(x,y) (Рисунок 1) и линию равновесия на диаграмме y=f(x) (Рисунок - 1).

Рисунок 1- Зависимость температур кипения и конденсации от состава фаз

Затем рассчитаем минимальное флегмовое число

Rmin=( xd – у*f )/( у*f – xf )=( 0.95 - 0.3)/(0.3-0.22) = 8,06

где у*f - мольная доля НКК в паре, равновесном с исходной смесью, определяется по диаграмме х-у (рис 2) у*f = 0,3

Оптимальное флегмовое число определим из условия получения минимального объема колонны, пропорционального произведению nT(R+1),где nT –число ступеней изменения концентрации (теоретическое число тарелок).

Таблица 2- Данные для расчета оптимального флегмового числа

β

R= β Rmin

В

nт

nт(R+1)

1,1

8,87

0,09

17

167,7

1,2

9,67

0,08

15

160,05

2,0

16,1

0,05

12

205,2

2,8

22,57

0,04

11

259,3

3,6

29,02

0,03

10

300,2

Строим график зависимости nт(R+1) от R. Находим min точку и опускаем из неё перпендикуляр на ось Х. Эта точка и будет являться оптимальным флегмовым числом. В нашем случае Rопт=9,67.

Рисунок 2 – Определение оптимального флегмового числа.

Уравнение рабочих линий

А) Верхней (укрепляющей) части колонны

Б) Нижней (исчерпывающей) части колонны

Смотрите также

Рабочее место руководителя
Если рассматривать рабочее место руководителя, то можно сказать, что это его рабочий кабинет, в котором он проводит большую часть работы. От того, какой это будет кабинет зависит и то, как будет работ ...

Биологическое действие
В эпоху научно-технической революции деятельность человека приобретает масштаб геоэкологических процессов, приводит к изменению естественных биогеохимических циклов на земле, нарушению экологическо ...

Бериллий и сплавы, содержащие бериллий. Свойства, применение в химической технологии
Применяемые в промышленности и быту металлические изделия редко состоят из чистых металлов, примером является алюминиевая или медная проволока с процентным содержанием металла около 99,9%, ...