2 Технологический расчет колонны непрерывного действия

2.1 Описание технологической схемы

Описание технологической схемы приведено в приложение В

2.2 Материальный баланс ректификационной колонны

Для составления материального баланса необходимо определить

молекулярные массы сырья, дистиллята и остатка:

кг/кмоль,

кг/кмоль,

кг/кмоль.

Исходя из производительности колонны по сырью , определяем

ко­личество смеси, поступающее в колонну:

кмоль/ч.

Относительный выход дистиллята определяется следующим образом:

.

Отсюда выход дистиллята равен:

кмоль/ч,

кг/ч.

Выход остатка равен:

кмоль/ч,

кг/ч.

Количество компонентов НКК в сырье ( ), дистилляте ( ) и остатке ( ) рассчитывается по следующим формулам:

,

,

.

Количество компонентов ВКК в сырье ( ), дистилляте ( ) и остатке

( ) рассчитывается по следующим формулам:

,

,

.

Для определения количества компонентов в кг/ч в сырье, дистилляте и остатке значения кмоль/ч умножаются на соответствующие молекулярные массы компонентов.

Результаты расчетов материального баланса сводим в таблицу 1.

Таблица 1 ‒ Материальный баланс ректификационной колонны

Компонент	Сырье		Дистиллят			Остаток
	кг/ч	кмоль/ч		кг/ч	кмоль/ч		кг/ч	кмоль/ч
НКК	2232,72	31,01		2107,44	29,27		107,28	1,49
ВКК	5767,26	50,59		289,56	2,54		5505,06	48,29
Всего	7999,98			2397			5612,34

3 Построение кривых изобар пара и жидкости

3.1 Расчет однократного испарения бинарной смеси

Зависимость между температурой и давлением насыщенных паров

компонента представляется в виде формулы Антуана:

°С,

°С.

Полученный интервал температур кипения разбиваем на 10 примерно

равных интервалов:

°С, °С.

При данных температурах рассчитываем давления насыщенных паров

компонентов и

, , .

По значениям и определяются мольные доли НКК в жидкой

Фазе

.

Мольные доли в равновесной паровой фазе определяются по формуле:

.

Пересчет мольных долей в массовые для двухкомпонентной смеси

производиться по формулам:

, .

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

3.2 Построение зависимости диаграммы насыщенных паров от температуры, построение изобары, комбинированной диаграммы и диаграммы

Построение кривых изобар проводится в следующих координатах: по оси абсцисс откладываются мольные составы фаз по НКК, а по оси ординат ‒ температуры кипения НКК и ВКК. По данным таблицы 2 (приложение А) строим график кривых изобар пара и жидкости (см. приложение Г).

Построение диаграммы проводится в следующей системе коорди­нат: по оси абсцисс откладываются мольные доли НКК в жидкой фазе, а по оси ординат ‒ мольные доли НКК в паровой фазе (см. приложение Д).

Проводится диагональ в квадрате, полученном при построении систе­мы координат, которая соответствует линии равновесия с коэффициентом относительной летучести компонентов, равным 1.

С использованием предыдущих расчетов, на диаграмме наносятся точки, соответствующие и . После этого полученные точки необходимо соединить плавной кривой.

Затем строится линию сырья. Для этого рассчитываются и :

, .

Пересечение линии равновесия и сырья в точке дает составы и , полученные при вводе сырья в колонну в процессе ОИ. Пересечение линии сырья с диагональю в точке определяет исходную сырьевую точку.

3.3 Построение линий рабочих концентраций, графическое определе‒

ние числа теоретических и действительных тарелок

Для определения числа теоретических тарелок надо располагать лини­ей равновесия и знать закон изменения сопряженных концентраций и по высоте колонны. В диаграмме зависимость сопряженных концентраций представляет собой рабочую линию процесса. Можно выявить характерные точки, которые проходит рабочая линия для верхней части колонны. При , т.е. рабочая линия проходит через точку , находящуюся на диагонали диаграммы . Положение точки зависит только от состава ректификата и не зависит от величины потока флегмы.

Поэтому через точку рабочая линия проходит независимо от того, изменяется масса потока флегмы по высоте колонны.

Для определения координат второй точки принимается .

,

,

.

Для определения координат третьей точки (точки ) рабочей линии

принимается .

,

,

.

По построенному графику определяем число теоретических тарелок в колонне:

‒ в концентрационной части ‒ 5 тарелок;

‒ в отгонной части ‒ 4 тарелок.

Расчет с помощью ЭВМ представлен на листах 18, 19

Расчет фактического числа тарелок

Для определения реального числа тарелок необходимо принять КПД тарелок . Для концентрационной и отгонной секций колонны . Для секций колонны число реальных тарелок определяется по следующей фор‒

муле:

.

Для концентрационной части:

тарелок.

Для отгонной секции:

тарелки.

Суммарное число реальных тарелок:

тарелок.