Файл: Ректификационная установка непрерывного действия.docx

Для того, чтобы расчёт материальных потоков по уравнениям (8), (9) и (6) [1] необходимо по заданному массовому расходу рассчитать мольный расход исходной смеси: , где и _– соответственно мольный и массовый расходы исходной смеси; – мольная масса исходной смеси.



– мольная масса этилового спирта.

– мольная масса воды.

Мольный расход исходной смеси:

;

Мольный расход кубового остатка:

;

Мольный расход дистиллята:

;

Мольный расход острого пара:

;

;





Пересчёт мольных расходов в массовые по уравнению (12) [1].

Массовый расход дистиллята:

, где – мольная масса дистиллята

;

- массовый и мольный расход дистиллята

;

Массовый расход кубового остатка:

---

, где - мольная масса дистиллята

;

– массовый и мольный расход кубового остатка

;

Массовый расход острого пара:

, где - мольная масса дистиллята ( = )

;

массовый и мольный расход острого пара

.

В дальнейшем расход острого пара уточняется при решении уравнения теплового баланса колонны.

---

1.4 Определение числа теоретических тарелок процесса ректификации графическим способом

Для определения числа теоретических тарелок графическим способом на диаграмме y-x (см. приложения), на которой изображена линия равновесия необходимо провести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.

При обогреве куба ректификационной колонны острым паром уравнения рабочих линий принимают вид:

Для укрепляющей колонны:

;

Для исчерпывающей части колонны:

;

.

относительный (на 1 кмоль дистиллята) мольный расход питания (исходной смеси).

При

.

Построение рабочих линий:

1. 
   При находят точку A на диагонали квадрата;
   
2. 
   Откладывают отрезок на оси ординат (точка D);
   
3. 
   Соединяют пунктирной линией A и D;
   
4. 
   При находят точку C на оси абсцисс;
   
5. 
   При находят точку B на линии AD;
   
6. 
   Соединяют A с B – это рабочая линия укрепляющей части колонны;
   
7. 
   Соединяют B с C – это рабочая линия исчерпывающей части колонны.
   

Т.к. концентрация НКК в кубовом остатке очень мала, то графическое построение ступеней процесса проводят при увеличении масштаба в области малых концентраций. Сначала увеличивают масштаб левого нижнего угла диаграммы у-х в 100 раз (рис.3) и строят на нем первую ступень. Затем увеличивают масштаб в 10 раз (рис.4) и строят вторую ступень. Для построения третьей ступени увеличивают масштаб в 2,5 раза (рис.5). дальше строят ступени на основной диаграмме у-х до конца, т.к. дальше линия равновесия очень близка к рабочей линии укрепляющей части колонны и ввиду этого возможны значительные погрешности. Поэтому построение теоретических ступеней процесса заканчивают, увеличив масштаб правого верхнего угла в 2,5 раза (рис.6)

---

В результате оптимизации было получено число теоретических тарелок 13,7507 (см. приложения).

При определении числа теоретических тарелок графическим способом было получено 14 тарелок, что совпадает с результатами оптимизации.

1.5 Вычисление числа действительных тарелок

С целью упрощения расчета вводят понятие коэффициент полезного действия колонны , который представляет собой усреднённое значение . Для многоколпачковых тарелок спиртовых колонн (в частности при разделении смеси этиловый спирт-вода), работающих при атмосферном давлении, рекомендуемое значение .

Тогда число действительных тарелок в верхней части колонны составит

;

А в нижней

.

Если и чаще всего дробные числа , то и – целые числа с округлением в большую сторону. Общее число тарелок в колонне составит

1.6 Определение размеров колонны

Для расчёта диаметра колонны необходимо рассчитать следующие параметры. Средние мольные доли низкокипящего компонента в жидкости:

а) В верхней части колонны

б) В нижней части колонны

Средние мольные доли НКК в паровой фазе:

а) В верхней части колонны

б) В нижней части колонны

Средние температуры пара верхней и в нижней частях колонны определяют по t – x,y диаграмме, построенной по данным табл.1 [1] используя значения

---

и (на линии конденсации).

и

Средние мольные массы пара:

а) для верхней части колонны

;

б) для нижней части колонны

;

Средние плотности пара в верхней и в нижней частях колонны рассчитывают по уравнению Клапейрона:

а) в верхней части колонны

;

б) в нижней части колонны

;

Где , а - параметры, соответствующие нормальным условиям; – средняя температура пара в верхней и нижней частях колонны; – рабочее давление в колонне, мм. рт. ст.

Так как колонна работает при атмосферном давлении, то в первом приближении можно принять .

Средние температуры жидкости в верхней и в нижней частях колонны определяют по t – x,y диаграмме по значениям и (на линии кипения).

При средних температурах жидкости и применяя линейную интерполяцию, по табл. XXX1X [2] определяют плотности воды

---