Расчет тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной углеводородной смеси бензол-толуол
Полученные данные наносим в виде кривых в координатах t–x,y и y*–x (см. рис. 3.20, 3.21).
Рис.3.20. Фазовая диаграмма t–x,y системы бензол–толуол.
Рис. 3.21. Диаграмма равновесия между паром и жидкостью в системе бензол–толуол.
По диаграмме y*–x находим y*F при xF=0.44: y*F=0.66.
По формуле (2.20) определим минимальное флегмовое число:
Далее, задав различные значения коэффициента избытка флегмы Z, определим флегмовые числа. Затем рассчитаем b (длина отрезка, отсекаемого на оси ординат верхней рабочей линией). Графическим построением определим число ступеней изменения концентраций для каждого флегмового числа (см. приложение 1).
Расчеты и результаты графических построений приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2 Данные для расчета рабочего флегмового числа
|
Z=R/Rmin |
1 |
1.1 |
1.2 |
1.4 |
1.5 |
1.7 |
1.9 |
2.5 |
|
R |
1.41 |
1.55 |
1.69 |
1.97 |
2.12 |
2.40 |
2.68 |
3.53 |
|
b=XD/(R+1) |
0.40 |
0.38 |
0.36 |
0.33 |
0.31 |
0.29 |
0.26 |
0.21 |
|
N |
27 |
20 |
18 |
16 |
14 |
13 |
12 |
11 |
|
N(R+1) |
65.07 |
51 |
48.42 |
47.52 |
43.68 |
44.20 |
44.16 |
49.83 |
Минимальное значение N(R+1) соответствует числу ступеней изменения концентраций, равному 14, и рабочему флегмовому числу R=2.12. Данный вывод графически интерпретирует рис. 3.22.
Рис. 3.22. Диаграмма равновесия между паром и жидкостью в системе бензол–толуол при флегмовом числе R=2.12
Расчет рабочего флегмового числа возможен также с применением эмпирической зависимости (2.21):
3.2. Число теоретических тарелок
Рассчитаем уравнение рабочей линии верхней части колонны по формуле (2.22) при XD=0.97; R=2.12:
y=
Интерполяцией определим составы жидкости и пара, покидающих тарелки верхней (укрепляющей) части колонны. Для расчета используем данные табл. 3.1.
x0=y1=XD=0.970
1) y2=0.947
2) y3=0.913
3) y4=0.863
4) y5=0.797
5) y6=0.729
6) y7=0.667
С 7-ой ступени стекает жидкость, близкая по составу к исходной смеси (ХF=0.44). Примем 7-ую ступень за ступень питания.
Далее для определения составов жидкости и пара будем пользоваться уравнением рабочей линии для нижней (исчерпывающей) части колонны.
Уравнение рабочей линии нижней части колонны определим по формуле (2.23) при ХW=0.03; R=2.12; F=10 т/час; D=3.94 т/час:
y=
1) y8=0.618
2) y9=0.585
3) y10=0.538
4) y11=0.475
5) y12=0.392
6) y13=0.305
7) y14=0.214
