2 Задание расчетно-графической работы

Выполнить технологический расчет полной ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси по следующим исходным данным

• компоненты исходной смеси;

• производительность колонны по сырью F, кг/ч

• состав сырья, выраженный в виде массовой доли НКК x_F

• массовая доля отгона сырья на входе в колонну e

• четкость разделения, выраженная в виде массовой доли НКК

– – в дистилляте y_D

– – в остатке x_w

• абсолютное давление в верху колонны П_в, МПа

либо температура верха колонны t_в, ⁰ С

• кратность жидкого орошения R/R_min n

либо парового орошения П/П_min к

3 Контрольная работа №1

3.1 Физико-химические свойства компонентов сырья

Физико-химические свойства компонентов разделяемой бинарной смеси (плотность, мольная масса, упругость насыщенных паров в зависимости от температуры, вязкость, коэффициент поверхностного натяжения и др.) определяются по таблицам 5, 8 приложения А и по справочной литературе [4].

3.2 Фазовые диаграммы равновесия

Для построения диаграмм равновесия (изобарной и равновесных составов ) необходимо знать давление в колонне и соответствующий этому давлению температурный интервал двухфазного состояния бинарной смеси.

Давление в колонне определяется по уравнению

(3.1)

где – абсолютное давление в верху колонны (если эта величина неизвестна, то определяется по заданной температуре верха колонны по уравнению изотермы паровой фазы, записанному в виде

(3.2)

где – давление насыщенных паров соответственно НКК и ВКК при температуре верха колонны ;

– абсолютное давление низа колонны, определяемое с учетом гидравлического сопротивления тарелок

(3.3)

Полученное значение давления наносится на графическую зависимость давления насыщенных паров компонентов ( и ) от температуры (рисунок 3.1). Данные для построения указанной зависимости берутся по таблице 5 приложения А, либо рассчитываются по уравнению Антуана

, (3.4)

где – константы, зависящие от свойств вещества, значения которых приведены в таблице 6 приложения А и в справочной литературе [4, с. 165].

1 – НКК; 2 – ВКК

Рисунок 3.1 – Определение возможного температурного интервала состояния бинарной смеси при давлении

Найденный графическим путем температурный интервал двухфазного состояния системы разбивается на 6-7 точек, в которых определяются равновесные мольные составы жидкой и паровой фаз по уравнениям

; (3.5)

Расчет равновесных составов жидкой и паровой фаз выполняется в виде таблицы 3.1.

Таблица 3.1 – Равновесные составы жидкой и паровой фаз

Номер позиции	Температура, оС	Давление насыщенных паров		Расчетные данные
1						1	1	1
2
3
и т.д.

Мольные составы пара и жидкости переводятся в массовые по уравнению

[5, с. 30]

; (3.6)

где – мольная масса индивидуального компонента;

– средняя мольная масса смеси.

Результаты расчета выполняются в виде таблицы 3.2.

Таблица 3.2 – Пересчет мольных составов пара в массовый

№ позиции	Температура, оС	Состав		Мольная масса
1	t1	1	0						1
2
3	и т.д.

Аналогичная таблица заполняется для жидкой фазы.

По полученным массовым составам равновесных фаз системы строится изобарная диаграмма равновесия в системе координат , и кривая равновесия (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Изобарная диаграмма (а) и диаграмма концентраций (б)

Для удобства графических расчетов диаграмма равновесных составов строится в виде квадрата со стороной 200 мм, изобарная диаграмма – в виде прямоугольника с высотой 100 … 150 мм.