Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метиловый - этиловый спирт
;
;
,
где хА – мольная доля низкокипящего компонента в жидкости;
МА – молекулярная масса низкокипящего компонента, кг/кмоль;
МВ – молекулярная масса высококипящего компонента, кг/кмоль.
Молекулярная масса метилового спирта – 32 кг/кмоль, этилового спирта – 46 кг/кмоль.
Массовый расход исходной смеси, кг/с, определим по формуле
кг/с
Массовый расход кубового остатка, кг/с, определим по формуле
Gw = Gf – Gd = 8,13-1,32=7,81кг/с
По имеющимся данным о равновесии между жидкостью и паром строим изобары температур кипения и конденсации смеси t=f(x,y) (Рисунок 1) и линию равновесия на диаграмме y=f(x) (Рисунок - 1).
Рисунок 1- Зависимость температур кипения и конденсации от состава фаз
Затем рассчитаем минимальное флегмовое число
Rmin=( xd – у*f )/( у*f – xf )=( 0.95 - 0.3)/(0.3-0.22) = 8,06
где у*f - мольная доля НКК в паре, равновесном с исходной смесью, определяется по диаграмме х-у (рис 2) у*f = 0,3
Оптимальное флегмовое число определим из условия получения минимального объема колонны, пропорционального произведению nT(R+1),где nT –число ступеней изменения концентрации (теоретическое число тарелок).
Таблица 2- Данные для расчета оптимального флегмового числа
|
β |
R= β Rmin |
В |
nт |
nт(R+1) |
|
1,1 |
8,87 |
0,09 |
17 |
167,7 |
|
1,2 |
9,67 |
0,08 |
15 |
160,05 |
|
2,0 |
16,1 |
0,05 |
12 |
205,2 |
|
2,8 |
22,57 |
0,04 |
11 |
259,3 |
|
3,6 |
29,02 |
0,03 |
10 |
300,2 |
Строим график зависимости nт(R+1) от R. Находим min точку и опускаем из неё перпендикуляр на ось Х. Эта точка и будет являться оптимальным флегмовым числом. В нашем случае Rопт=9,67.
Рисунок 2 – Определение оптимального флегмового числа.
Уравнение рабочих линий
А) Верхней (укрепляющей) части колонны
Б) Нижней (исчерпывающей) части колонны
1.2 Определение скорости пара и диаметра колонны
Рассчитываем средние концентрации низкокипящего компонента в жидкости:
а) верхней (укрепляющей) части колонны:
;
.
б) нижней (исчерпывающей) части колонны:
;
.
Средние температуры пара определяем по t - x,y (Рисунок 1):
а) при 
;
б) при 
.
Средняя плотность жидкости в колонне:
где: ρА,ρВ – плотности низкокипящего и высококипящего компонентов при средней температуре в колонне, соответственно, кг/м3
а) верхней (укрепляющей) части колонны:
б) нижней (исчерпывающей) части колонны:
Для колоны в целом:
Рассчитываем средние концентрации низкокипящего компонента в паре:
yF – концентрация низкокипящего компонента в паре на питающей тарелке. Определяется в точке пересечения линий рабочих концентраций, построенных при оптимальном флегмовом числе R=9,67.
yF=0,29
а) верхней (укрепляющей) части колонны:
.
б) нижней (исчерпывающей) части колонны:
.
Средние температуры пара определяем по t - x,y (рис.4):
а) при 
;
б) при
.
Средние мольные массы и плотности пара:
а) в верхней части колонны
;
б) в нижней части колонны
.
Средняя плотность пара в колонне:
;
а) в верхней части колонны
;
б) в нижней части колонны
;
.
Средняя плотность пара в колонне:
;
.
Определяем скорость пара в колонне. Принимаем расстояние между тарелками h = 450 мм. По графику (рис.4,8 стр.69 [2]) находим С = 630.
;
.
