Файл: Расчёт бинарной ректификации смеси ацетон толуол.docx

3.2. Определение минимального флегмового числа

Для смеси ацетон-толуол (Методическое пособие ПАХТ) выписываем равновесные составы жидкости и пара при 760 мм.рт.ст.  

x, мол. доли	y, мол. доли	t,°С
0	0	109,9216
0,006726	0,052556	108,1663
0,013883	0,105056	106,3609
0,021633	0,157471	104,4885
0,030171	0,209764	102,5331
0,039723	0,26188	100,4809
0,050326	0,313794	98,33786
0,062353	0,365396	96,08464
0,076	0,416593	93,72164
0,091505	0,467259	91,24972
0,109611	0,517054	88,65198
0,130706	0,565659	85,94443
0,155584	0,61244	83,1452
0,18471	0,656701	80,30371
0,218577	0,69745	77,49444
0,257108	0,73382	74,81411
0,299716	0,765316	72,35319
0,345482	0,792015	70,16746
0,393469	0,81448	68,26808
0,442929	0,833484	66,63434
0,493322	0,849852	65,22637
0,544299	0,864303	64,00229
0,595624	0,877459	62,92234
0,647136	0,889865	61,95172
0,698708	0,902019	61,06067
0,750225	0,914408	60,22508
0,801557	0,927537	59,42653
0,852538	0,941972	58,65265
0,902922	0,958369	57,89809
0,95234	0,977482	57,16623
1	1	56,47439

---

Построим равновесную кривую между жидкостью и паром. На построенной фазовой диаграмме проведем диагональ квадрата.



Рис.1 Х-У диаграмма смеси ацетон-толуол

Минимальное флегмовое число определяется уравнением:

---

3.3. Определение условно – оптимального флегмового числа

При определении условно - оптимального флегмового числа R, учитывающего оптимизацию затрат задаются различными значениями (избытка флегмы), рассчитывают уравнения рабочих линий колонны, производят их построение на Y-X-диаграмме и определяют фактор затрат, равный , где – число теоретических тарелок колонны. По зависимости определяют оптимальные значения коэффициента β и числа R.

Зададимся различными значениями коэффициента избытка флегмы и определим соответствующие флегмовые числа по формуле:



По формуле 7.6 [2, стр. 320] запишем уравнение рабочей линии верхней

(укрепляющей) части колонны:


Отложив на оси ординат свободный член , наносим рабочую линию для верхней (укрепляющей) части колонны. Через точку (X_w; Y_w) и точку пересечения линии питания и рабочей линии для укрепляющей части колонны (точка питания) проводим рабочую линию для исчерпывающей части колонны.

Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме Х-Y находим N. Для нахождения условно-оптимального флегмового числа определим минимальное произведение N(R+1) пропорциональное объёму ректификационной колонны (N - число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а (R+1) - расход пара и, следовательно, сечение колонны). По результатам расчётов оптимальное значение коэффициента избытка флегмы составило .

	R	N	N(R+1)
1,30	6,95	0,25	8,7
1,40	6,59	0,27	8,4
1,50	6,01	0,29	7,8
1,60	5,95	0,31	7,8
1,70	5,88	0,33	7,8

---

Рис 2. Определение оптимального флегмового числа

Минимальное произведение N(R+1) соответствует R = 0,293.

3.4. Расчёт средних массовых потоков жидкости и пара

Определим средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней части колонны:





Средний массовый состав жидкости:





Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней части колонны определим по формуле 6.6 [3, стр. 230]:









Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней части колонны определим по формуле 6.4-6.5 [3, стр. 229]:





Определим средний мольный состав пара соответственно в верхней и нижней части колонны:





Средние мольные массы паров в верхней и нижней части колонны определим по формуле 6.8 [3, стр. 230]:









Средние массовые потоки пара в верхней и нижней части колонны определим по формуле 6.7 [3, стр. 230]

---

3.4.1. Расчет физико-химических свойств

Средние температуры жидкости определим по диаграмме t-(x,y) [1]:











Плотность жидких смесей определим по формуле 1.3 [2, стр. 12]









Определим поверхностное натяжение жидкости в верхней и нижней части колонны

Поверхностное натяжение [10] при температурах:





Для верхней части колонны:



Для нижней части колонны:



Определим вязкость жидкости по формуле 1.14 [2, стр. 15]:



Для верхней части колонны:



Для нижней части колонны:



Средние температуры паров определим по диаграмме t–(x,y) [1, стр. 644]:





Плотность пара в верхней и нижней части колонны определим по уравнению Клапейрона (формула 1.5 [2, стр. 13]) с учетом того, что :

---