Расчет ректификационной колоны Материальный баланс

Пусть G_D и G_W –массовые расходы дистиллята и кубового остатка, кг/ч

У равнение материального баланса:

Из системы уравнений материального баланса определили:

G_W = 4955 кг/ч ; G_D=2045 кг/ч.

Сделаем пересчет концентраций из массовых долей в мольные.

М_нк (C₃H₆O) = 58 кг/кмоль – мольная масса НК(ацетон);

М_вк (C₇H₈) = 92 кг/кмоль – мольная масса ВК(толуол).

Питание:

Дистиллят:

Кубовый остаток:

По диаграмме состав-состав (x-y) (приложение, рис 1.), которую построили по данным о фазовом равновесии разделяемой системы ацетон-толуол [7, с 659] находим = 0,8300 мольная доля НК в паре, равновесном с жидкостью питания.

Вычисляем минимальное флегмовое число:

Рабочее флегмовое число:

Находим число питания:

Составляем уравнения рабочих линий[2, c. 320]:

а) для верхней (укрепляющей) части колонны:

б) для нижней (исчерпывающей) части колонны:

Определение скорости пара и диаметра

Средние концентрации жидкости:

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Средние концентрации пара (по уравнениям рабочих линий):

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Находим средние температуры пара и по диаграмме температура – состав, состав (t-x,y) (приложение, рис 2), которую строим по равновесным данным [7, с. 659] :

= 71⁰ С при

= 96,2⁰ С при

Средние мольные массы пара:

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Определяем средние плотности пара:

а) верх колонны:

б) низ колонны:

Средняя плотность пара в колонне:

Находим температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме t - x,y (приложение, рис 2) [7, с. 659]

при x_D и x_W: =57,14⁰ C при х_D=0,9547

=100⁰ C при х_W=0,0620

По справочникам определяем:

а) плотность жидкого НК = 749,14 кг/м³ при =57,14⁰ C [6, c 427]

б) плотность жидкого ВК = 788кг/м³ при =100⁰ C [6, c 348]

Средняя плотность жидкости в колонне:

Максимально допустимую скорость пара в колонне определяем по формуле[3, c. 322]:

м/с

Коэффициент вычисляем по формуле[8, c. 515]:

м/с

где Н - межтарельчатое расстояние принимаем Н=0,4 м; q-линейная плотность орошения, т.е. отношение объемного расхода жидкости к периметру слива П (длине сливной планки ):

q = q₀ = 10 - 25 м²/ч, возьмем q=10 м²/ч.

k₁ =1,15; k₂=1 при атмосферном давлении и повышенном давлениях;

k₃=0,34 ^. 10^-3 .

Определим мольную массу дистиллята:

Средняя температура пара в колонне:

Объемный расход пара в колонне:

м³/с

Вычисляем диаметр колонны:

Выбираем по справочнику ближайший больший диаметр колонны D = 600 мм = 0,6 м [4, c 222]

Фактическая скорость:

Определяем периметр слива П=(0,7÷0,75) ^. D =0,7^. 0,6 = 0,4200 м

м, где R – радиус колонны

Определяем среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны:

Объемный расход в верхней части колонны:

Линейная плотность орошения в верхней части колонны:

м³/ч

сравниваем q₁ c ранее принятым значением q_0. Так разница q_i+1 – q= |4,993-10|=5,007.