2 Технологический расчет
Основными задачами технологического расчёта процесса ректификации, являются определение основных геометрических размеров ректификационной колонны (её диаметра и высоты), а так же расхода греющего пара в кубе колонны и охлаждающей воды в дефлегматоре.
2.1 Материальный баланс
Для составления материального баланса необходимо определить молекулярные массы сырья, дистиллята и остатка
кг/моль
кг/моль
кг/моль
Молекулярная масса, в [кг/моль]
Сырья
Дистиллята
Остатка
Исходя из производительности колонны по сырью Fмас, определяем количество смеси, поступающее в колонну:
моль/ч.
По правилу рычага:
Относительный выход дистиллята определяется следующим образом:
Отсюда выход дистиллята равен:
D = F
k
моль/ч,
Dмас
= D
MD
кг/ч.
Выход остатка равен:
W = F – D
моль/ч,
Wмac
= W
Mw
кг/ч.
Количество компонентов НКК в сырье (F), дистилляте (D) и остатке (W) рассчитывается по следующим формулам:
моль/ч,
,
моль/ч,
.
моль/ч,
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч,
Количество компонентов ВКК в сырье (F), дистилляте (D) и остатке (W) рассчитывается по следующим формулам:
,
моль/ч,
,
моль/ч,
,
моль/ч,
кг/ч,
кг/ч,
кг/ч,
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
Компо- нент |
Сырье F |
Дистиллят D |
Остаток W |
|||
кг/ч |
моль/ч
|
кг/ч |
моль/ч
|
кг/ч |
моль/ч
|
|
НКК |
1500 |
18,337 |
1247 |
17,06 |
109,323 |
1,277 |
ВКК |
3500 |
42,787 |
108,472 |
1,483 |
3535 |
41,304 |
Всего |
5000 |
61,125 |
1356 |
18,543 |
3644 |
42,581 |
3 Построение кривых изобар пара и жидкости
3.1 Расчет однократного испарения бинарной смеси
Зависимость между температурой t и давлением Р насыщенных паров компонента представляется в виде формулы Антуана:
,С
,
С.
Полученный интервал между этими температурами кипения разбиваем на 10 равных интервалов:
С
При данных температурах рассчитываем давления насыщенных паров компонентов Рнкк и Рвкк:
,
,
.
По значениям Рнкк и Рвкк определяются мольные доли НКК в жидкой фазе
.
Мольные доли в равновесной паровой фазе определяются по формуле:
.
Пересчет мольных долей в массовые для двухкомпонентной смеси производится по формулам:
,
.
Результаты расчетов сводим в таблицу.
|
Темпера- тура,0С |
Давление насыщенных паров МПа |
Мольная доля |
Массовая доля |
|||
пентан |
гексан |
x |
y |
X |
Y |
||
1 |
49,768 |
1,56 |
0,529 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
53,153 |
1,73 |
0,596 |
0,85 |
0,943 |
0,826 |
0,932 |
3 |
56,538 |
1,914 |
0,67 |
0,716 |
0,878 |
0,678 |
0,857 |
4 |
59,924 |
2,112 |
0,752 |
0,594 |
0,804 |
0,551 |
0,775 |
5 |
63,309 |
2,326 |
0,841 |
0,484 |
0,722 |
0,44 |
0,685 |
6 |
66,694 |
2,556 |
0,937 |
0,385 |
0,63 |
0,334 |
0,588 |
7 |
70,08 |
2,802 |
1,043 |
0,294 |
0,528 |
0,259 |
0,484 |
8 |
73,465 |
3,066 |
1,157 |
0,211 |
0,415 |
0,183 |
0,372 |
9 |
76,851 |
3,349 |
1,281 |
0,135 |
0,289 |
0,115 |
0,254 |
10 |
80,236 |
3,65 |
1,415 |
0,065 |
0,151 |
0,055 |
0,13 |
11 |
83,621 |
3,971 |
1,56 |
0 |
0 |
0 |
0 |