Ректифікаційна установка безперервної дії
1. Матеріальний баланс колони і робоче флегмовое число
Продуктивність колони по дистилляту Р і кубовому залишку W визначимо з рівнянь матеріального балансу колони:
; . (1.1)
Звідси знаходимо:
кг / с,
кг / с,
Для подальших розрахунків перерахуємо склади фаз живлення, дистиляту і кубового залишку з масових часток в молярний за співвідношенням:
, (1.2)
де М нк (С 6 Н 5 СН 3) і М вк (С 6 Н 4 (СН 3) 2) - молекулярні маси відповідно низькокиплячого і висококиплячих компонентів. М нк=92 кг / кмоль; М вк=106 кг / кмоль
Отримаємо: 0,383 кмоль / кмоль суміші,
0,912 кмоль / кмоль суміші,
0,023 кмоль / кмоль суміші.
Побудуємо діаграму рівноваги між парою і рідиною в координатах у-х (склад пара - склад рідини). По діаграмі визначимо - концентрацію легколетучего компонента в парі, котрий у рівновазі з вихідною сумішшю. Рівноважні дані взяті з методичного вказівки [8].
Лінією рівноваги називається графічне зображення залежності. Для ідеальних сумішей розрахунки та побудова ліній рівноваги можливі аналітично. Для цього весь інтервал температур від температури кипіння ВК до температури кипіння НК (при заданому тиску П) розбивають на ряд інтервалів і для кожного значення температури по довіднику знаходять відповідні тиску насичених парів чистих компонентів Рi0.
Потім, використовуючи закон Дальтона, а саме:
знаходять відповідні значення рівноважних концентрацій рідини ХНК:
Після цього за рівнянням
розраховують рівноважний склад пара Унк *. Зазвичай розрахунки проводять в табличному варіанті.
Для суміші толуол-ксилол розрахуємо і побудуємо лінію рівноваги при загальному тиску П=760 мм. рт. ст.
. Визначаємо температури кипіння толуолу і ксилолу при П=760 мм. рт. ст.
tкіп.Т=110,60 С - низькокиплячий компонент НК
tкіп.о-К.=144,40 С - висококиплячий компонент ВК
Отже, лінія рівноваги буде виражати залежність вмісту толуолу в парі (УТ *) від його вмісту в рідині (ХТ), тобто УТ *=f (ХТ).
. Розбиваємо інтервал температур від 110,60 С до 144,40 С на ряд дрібних інтервалів. Необхідно відзначити, що чим менше крок, тим вище точність побудови. Зазвичай рекомендується не менше десяти внутрішніх інтервалів.
. За довідковими даними для розрахунку тиску насичених парів толуолу і ксилолу при відповідних температурах наведені такі формули:
У таблиці 1 наведені результати розрахунку тиску насичених парів толуолу і о-ксилолу в інтервалі температур 110,6-144,40 С.
У таблиці 2 наведено розрахунок даних для побудови лінії рівноваги
Таблиця 1. Розрахунок тиску насичених парів толуолу і ксилолу
t, ° ClgP тол P тол lgP КСІЛ P КСІЛ 110,62,8805759,382,4515282,811122,8977790,072,471295,831142,922835,592,4987315,271162,946883,152,526335,721182,9698932,82,553357,231202,9933984,612,5796379,841223,01651038,62,6059403,581243,039410952,6319428,51263,06211153,62,6577454,631283,08451214,72,6831...
