Файл: И. О. Фамилия Проектирование тарельчатой ректификационной колонны для разделения смеси метанол бензол.docx

Рисунок 1.8 - Диаграмма равновесия между паром и жидкостью (состав пара-состав жидкость)

= 2,3

R = 0,288

B=0,411

N= 8,5


Рисунок 1.9 - Диаграмма равновесия между паром и жидкостью (состав пара-состав жидкость)

= 2,8

R = 0,350

B=0,393

N= 7,5


Рисунок 1.10 - Диаграмма равновесия между паром и жидкостью (состав пара-состав жидкость)


= 3,8

R = 0,475

B=0,359

N= 7,5


Рисунок 1.11 - Диаграмма равновесия между паром и жидкостью (состав пара-состав жидкость)
Строим график зависимости N(R+1)=f(R). По этому графику определяем оптимальное рабочее флегмовое число, которое соответствует минимуму данного графика.


Рисунок 1.12 - Определение рабочего флегмового числа.
Оптимальному флегмону числу R = 0,350 соответствует число теоретических тарелок равное 7,5 тарелкам. Примем с запасом реальное число тарелок равное 8, что соответствует реальному аналогу проектируемой колонны.

Уравнения рабочих линий (1.12-1.13): для верхней части колонны:
для укрепляющей части:

y = = = 0,2593 x +0,3926
для исчерпывающей части:

y = = = 6,555x + 0,111
где, F – относительный мольный расход питания:

F = = = 8,5
1.4 Массовые расходы жидкости в верхней и нижней частях колонны

---

Усредненное значение массовых расходов по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяются из соотношений:

L_B = PRM_B/M_p (1.14)

L_H = PRM_H/M_p+FM_H/M_F (1.15)

где, М_p и M_f – мольные массы дистиллята и исходной смеси; М_в и M_н - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны

M_B = M_H x_ср.в + M_B (1- x_ср.в) (1.16)

M_Н = M_H x_ср.н + M_B (1- x_ср.н) (1.17)

где, М_н и М_в – мольные массы метанола и бензола; х_ср.в. и х_ср.н. - среднемольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны;
х_ср.н. = = = 0,05 [кмоль/кмоль смеси]

х_ср.в. = = = 0,305 [кмоль/кмоль смеси]

х_{ср .}= = =0,1775 [кмоль/кмоль смеси]
тогда

М_н = 32 0,05 + 78 (1 - 0,05) = 75,7 [кг/кмоль]

М_в = 32 0,305 + 78 (1 – 0,305) = 63,97 [кг/кмоль]
Мольная масса исходной смеси, кг/кмоль:

М_F = 32 0,08 +78 (1 - 0,08) = 74,32 [кг/кмоль]

Мольная масса смеси дистиллята, кг/кмоль:

M_P = 32 0,53 +78 (1 - 0,53) = 53,62 [кг/кмоль]
Подставляя полученные величины в уравнения (1.14) и (1.15), получим средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны, кг/с
L_B = = 0,121927 [кг/с]

L_H =

---

+ =3,70927 [кг/с]
Средние массовые потоки пара в верхней Gв и нижней Gн частях колонны соответственно равны

G_B = P (R+1) (1.18)

G_H = P (R+1) (1.19)

Здесь - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны

M’_B = M_H y_ср.в + M_B (1- y_ср.в) (1.20)

M’_H = M_H y_ср.в + M_B (1- y_ср.в) (1.21)

Где

y_ср.в = = = 0,545 [кмоль/кмоль смеси]

y_ср.н = = = 0,33 [кмоль/кмоль смеси]
Тогда, средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны, кг/кмоль:

M’_B = 32 0,545 +78 (1 – 0,545) = 52,93 [кг/кмоль]

M’_H = 32 0,33 +78 (1 – 0,33) = 62,82 [кг/кмоль]

Подставив численные значения в уравнения (1.18 и 1.19), получим, кг/с:

G_B = 0,292 (0,350 +1) = 0,38912 [кг/с]

G_H = 0,292 (0,350 +1) = 0,4618 [кг/с]

2. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

---

Скорость пара и диаметр колонны

1. Определение плотности

Построим график t-y для того, чтобы найти среднюю температуру паров в колонне




Рисунок 2.1 - Диаграмма (t-y) средняя температура паров в колонне

Средняя температура паров в колонне согласно данным равна:

Вверху колонны при y_срВ = 0,545 = 59 °С

Внизу колонны при y_срн = 0,33 = 69 °С
По формуле найдем плотность пара и в верхней и нижней частях колонны, [кг/м³]

= (2.1)

= (2.2)
Отсюда получим, плотности пара ρув, ρун в верхней и нижней частях колонны, [кг/м³]

= = 1,943 [кг/м³]

= = 2,2386 [кг/м³]

По уравнению интерполяции найдем плотность при температуре и

---

y =

тогда плотность высококипящего компонента

_вкк при 59°С ; при t = 60 °С = 836 [кг/м³]

при t = 50°С = 847 [кг/м³]

_вкк = 847 + (59-50) = 837,1 [кг/м³]

плотность низкокипящего компонента

_нкк при 69°С ; при t = 60 °С = 756 [кг/м³]

при t = 70°С = 747 [кг/м³]
_нкк = 756 + (69-60) = 747 [кг/м³]

По уравнению рассчитаем плотность жидкости в верхней и нижней части колонны:

_ж.в = (2.3)
_ж.н = (2.4)

_ж.в = = 836,26[кг/м³]

_ж.н = = 806,36[кг/м³]

Найдем плотность смеси по формуле

_{ж.смеси} = (2.5)

Найдем плотность пара по формуле



Где R = 8314 Дж/(кмоль*К) – универсальная газовая постоянная; М_ср – средняя молекулярная масса пара, имеющего концентрацию y_ср = 0,4375 соответствует температура пара t_п = 63 °С

M_ср = M_нy_ср+M_в

---