52

Основные условные обозначения

молярная доля НК в питании, кмоль/кмоль;

молярная доля НК в дистилляте, кмоль/кмоль;

молярная доля НК в кубовом остатке, кмоль/кмоль;

молярная масса НК, кг/кмоль;

молярная масса ВК, кг/кмоль;

молярный расход питания, кмоль/с;

молярный расход дистиллята, кмоль/с;

молярный расход кубового остатка, кмоль/с;

молярная масса питания, кг/кмоль;

молярная масса дистиллята, кг/кмоль;

молярная масса кубового остатка, кг/кмоль;

молярная доля воды в паре равновесном с жидким питанием, кмоль/кмоль.

– плотность жидкой НК при температуре потока, кг/ ;

– плотность жидкой ВК при температуре потока, кг/ ;

– динамическая вязкость жидкой НК при температуре t_xв, Па∙с;

– динамическая вязкость жидкой ВК при температуре t_xв, Па∙с;

– динамическая вязкость жидкой НК при температуре t_xн, Па∙с;

– динамическая вязкость жидкой ВК при температуре t_xн, Па∙с;

С – коэффициент, м/с;

𝛼_в – относительная летучесть компонентов разделяемой смеси в укрепляющей части колонны;

𝛼_н – относительная летучесть компонентов разделяемой смеси в исчерпывающей части колонны;

– давление насыщенных паров НК при температуре t_xв, Па;

– давление насыщенных паров ВК при температуре t_xв, Па;

– давление насыщенных паров НК при температуре t_xн, Па;

– давление насыщенных паров ВК при температуре t_xн, Па;

– откоректированное с учетом длины путь жидкости значение эффективности тарелки в укрепляющей части колонны;

– откорректированное с учетом длины путь жидкости значение эффективности тарелки в исчерпывающей части колонны;

h_л – межтарельчатое расстояние в месте установки люка, м;

H_д – высота эллиптического днища колонны, м;

Н_о – высота цилиндрической опоры, м;

h_шт – высота штуцера для отвода и паров флегмы и дистиллята в дефлегматор, м;

l_шв – расстояние между плоскостями расположения сварных швов соединения днища с обечайкой корпуса и опоры с днищем, м;

d_э – эквивалентный диаметр отверстий или щелей для прохода пара, м.

4 Расчет ректификационной колонны

Исходные данные для расчета:

• разделяемая смесь – вода-уксусная кислота;

• производительность по исходной смеси ;

• массовая доля легколетучего компонента: в исходной смеси ; дистилляте ; кубовом остатке ;

• давление P = 0,1 МПа;

• тип аппарата – тарельчатый;

• тип тарелок – ситчатые.

4.1 Расчет материального баланса по продуктам разделения

4.1.1 Массовые расходы продуктов разделения

Температура кипения воды при атмосферном давлении , а температура кипения уксусной кислоты при тех же условиях [1, табл. 21, стр. 264]. Следовательно, в смесях, состоящих из воды и уксусной кислоты, низкокипящим компонентом (НК) является вода, высококипящим компонентом (ВК) – уксусная кислота и составы смесей выражены через содержание воды.

Производительность колонны по кубовому остатку , кг/с,

Производительность колонны по дистилляту ,

4.1.2 Молярные расходы питания и продуктов разделения

Пересчитываем составы питания и продуктов разделения из массовых долей в молярные по следующим формулам:

Где , [1, табл. 9, стр. 244].

Массовые расходы питания и продуктов разделения пересчитываются в молярные по следующим формулам:

• для питания

• для дистиллята

• для кубового остатка

Молярные массы питания и продуктов разделения определяются по формулам:

• для питания

• для дистиллята

• для кубового остатка

Молярные массы продуктов равны:

• питания

• дистиллята

• кубового остатка

Молярные расходы продуктов равны:

• питания

• дистиллята

• кубового остатка

Относительный молярный расход питания определяется по формуле:

4.2 Условия равновесия

В дальнейших расчетах необходимо использовать xy и txy диаграммы равновесия, которые строятся по экспериментальным данным.

Для смеси вода-уксусная кислота при атмосферном давлении (по заданию P = 0,1 МПа) экспериментальные данные по равновесию [1, табл. 33, стр. 286] представлены таблице 4.1. Обозначения, принятые в таблице: x и y – молярные доли воды в жидкости и паре соответственно, % мол.; t – температура,C.

Таблица 4.1 – Данные по равновесию жидкость – пар для смеси вода-уксусная кислота при атмосферном давлении

х, % мол.	у, % мол.	t, C
0	0	118,1
5	9,2	115,4
10	16,7	113,8
20	30,2	110,1
30	42,5	107,5
40	53	105,8
50	62,6	104,4
60	71,6	103,2
70	79,5	102,1
80	86,4	101,3
90	93	100,6
100	100	100

По данным таблицы строим диаграммы xy и txy (см. рисунки 4.1 и 4.2).

Рисунок 4.1 – Диаграмма равновесия xy для смеси вода-уксусная кислота при Р = 0,1 МПа

Рисунок 4.2 – Диаграмма равновесия txy для смеси вода-уксусная кислота при P  0,1МПа