будуємо криву рівноваги фаз, розрахунок рівноважних концентрацій у рідкій та паровій фазах наведені у таблиці 2.4.
Таблиця 2.4 - Рівноважні концентрації в рідкій та паровій фазах
tоСРсп. мм рт.ст.Рв мм.рт.ст.П мм.рт.ст.П-Рв Х=Рсп.-РвРсп Х У=П82,4 84 86 88 90 92 94 96 98 100760 824 890 955 1021 1109 1197 1285 1373 1460395 423 458 492 526 573 620 666 713 760760 760 760 760 760 760 760 760 760 7601 0,842 0,700 0,579 0,473 0,350 0,243 0,152 0,071 01 0,912 0,819 0,728 0,635 0,510 0,383 0,257 0,128 0
Відповідно до матеріальним балансом колони 146 (таблиця 2.3) масові частки низькокиплячого компонента бінарної суміші (ізопропілового спирту) в харчуванні Х F, дистилляте Х Д і кубовому залишку складають.
Х F=0,310; Х Д=0,855; Х W=0,001, (2.1)
Перераховуємо масові частки в молярний за формулами
Х F=(Х F/МСП)/(Х F/МСП + (1 Х F)/Мв), (2.2)
Х Д=(Х Д/МСП)/(Х Д/МСП + (1 Х Д)/Мв), (2.3)
Х W=(Х W/МСП)/(Х W/МСП + (1 Х W)/Мв). (2.4)
Х F=(0,310/60)/(0,310/60 + (1-0,310)/18)=0,119
Х Д=(0,855/60)/(0,855/60 + (1-0,855)/18)=0,639
Х W=(0,001/60)/(0,001/60 + (1-0,001)/18)=0,0003
Визначаємо відносний молярний (на 1 до моль дистиляту) витрата харчування за формулою
F=(Х Д - Х W)/(Х F - Х W), (2.5)
F=(0,639 - 0,0003)/(0,119 - 0,0003)=5,38
Визначаємо мінімальне флегмовое число за формулою (7, 10) [1, с 321]
Rmin=(Х Д - У F *)/(У F * - Х F), (2.6)
де У F * - мольна частка спирту в парах, рівноважних з рідиною харчування
У F *=0,22
Rmin=(0,639-0,22)/(0,22 - 0,119)=4,19
Робоче число флегми визначаємо за формулою (7.12) [2, с 321]
R=1,36 Rmin + 0,3
R=1,3 х 4,19 + 0,3=5,75
Прийнявши, що розділюваний бінарна суміш підпорядковується закону Рауля-Дальтона і, за умови, що потоки пари і рідини кількісно не змінюються по висоті колони, число тарілок визначаємо [3, с 66] аналітичним шляхом.
Мінімальне число теоретичних тарілок визначаємо за рівнянням (П. 77) [3, с 66]
(2.7)
де У Д=Х Д=0,639
Х W=0,0003
?- Коефіцієнт летючості, який визначається як середнє геометричне відлетючості компонентів у верху і в низу колони [3, с 241]
(2.8)
де Р В сп=760 мм рт.ст.- Тиск парів спирту в верху колони (за таблицею 2.4)
Р Н СП=1460 мм. рт.ст.- Тиск парів спирту в низу колони
Р В В=395 мм рт.ст.- Тиск парів води у верху колони (за таблицею 2.4)
Р Н В=760 мм.рт.ст.- Тиск парів води в низу колони
Приймаємо мінімальне число теоретичних тарілок
Nmin=14 шт
Кількість дійсних тарілок за формулою (7,19) [2, с 322] одно
Nq=Nmin /? т, (2.9)
де? т - коефіцієнт корисної дії тарілки (ККД)
Визначаємо середню температуру в колоні
tср=(t В + t Н)/2, оС, (2.10)
де t В - температура верху колони, о С;
t Н - температура низу колони, о С
Ці температури визначаються по діаграмі t-х, у після проведення нижчевикладених розрахунків.
За формулою (7.6) [2, с 320] складаємо рівняння робочої лінії верхньої (зміцнювальної) частини колони
У=(R/(R + 1)) Х + Х Д/(R + 1), (2.11)
У=(5,75/(5,75 + 1)) Х + 0,639/(5,75 + 1)=0,852. Х + 0,095, (2.12)
За формулою (7.7) [2, с 320] складаємо рівняння робочої лінії нижньої (вичерпної) частини колони
, (2.13)
Розрахунок концентрації рідкого спирту в колоні
Середні концентрації парів спирту в колоні знаходимо по рівняннях робочих ліній [2, с 352]
у верхній частині колони
УСР В=0,852, Хср В + 0,095, (2.14)
УСР В=0,852, 0,379 + 0,095=0,418
в нижній частині колони
УСР Н=1,649, Хср Н - 0,0002 (2.15)
УСР Н=1,649, ...
