о компонента в дистилляте хD=0,96;
зміст низькокиплячого компонента в кубовому залишку хW=0,03;
витрата сировини GF=1000 кмоль/год.
Ректифікаційна колона призначена для розділення суміші ацетон - етиловий спирт.
Рівноважні склади рідини і пари і температура кипіння наведені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 - Рівноважні склади рідини і пари і температура кипіння
х05102030405060708090100у015,526,241,752,460,567,473,980,286,592,9100t78,375,4736965,963,661,860,459,1585756,1
. Матеріальний баланс процесу ректифікації
Складаємо рівняння матеріального балансу ректифікаційної колони безперервної дії [4]
(4.1)
де GF, GD, GW - молярний витрати сировини, дистиляту і кубового залишку;
xF, xD, xW - зміст низькокиплячого компонента в сировині, дистилляте і кубовому залишку, молярний частки.
Підставивши відповідні параметри, отримаємо
(4.2)
(4.3)
Вирішуючи спільно рівняння (4.2) і (4.3), визначаємо молярний витрати дистиляту і кубового залишку:
5. Флегмовое число
Так як крива рівноваги не має точок перегину, мінімальне флегмовое число визначаємо за формулою [4]
(5.1)
де уF * - вміст низькокиплячого компонента в парі, рівноважному з рідиною в сировині, уF *=0,524.
Підставивши відповідні значення, отримаємо
Визначаємо робоче число флегми [4]
(5.2)
. Рівняння робочих ліній і крива рівноваги пар-рідина
Визначаємо відносний молярний витрата сировини [4]
(6.1)
Складаємо рівняння робочої лінії верхньої (зміцнювальної) частини колони ректифікації
(6.2)
Складаємо рівняння робочої лінії нижньої (вичерпної) частини колони ректифікації
(6.3)
Будуємо криву рівноваги пар-рідина в координатах у * -х (малюнок 6.1).
Малюнок 6.1 - Крива рівноваги пар-рідина
. Молекулярна маса суміші, витрати флегми і пара
Визначаємо витрату флегми [4]
(7.1)
Визначаємо молярний витрата пари, однакового по висоті колони [4]
(7.2)
Визначаємо молекулярні маси суміші у верхній і нижній частинах колони [4]
(7.3)
де МА, МЕМ - молекулярні маси ацетону і етилового спирту відповідно, МА=58,08 кг/кмоль, МЕМ=46,07 кг/кмоль
хi - зміст низькокиплячого компонента в кубовому залишку або дистилляте.
Підставивши значення, отримаємо
Визначаємо масова витрата пара для верхньої і нижньої частин колони [4]
(7.4)
За таблиці 3.1 інтерполяцією визначаємо температуру верху і низу колони, отримаємо
Визначаємо щільність пара у верхній і нижній частинах колони [4]
(7.5)
Визначаємо об'ємна витрата пара для верхньої і нижньої частин колони [4]
(7.6)
. Визначення числа тарілок
Після побудови робочих ліній для нижньої і верхньої частин колони (пункт 6), будуємо з верхньої точки теоретичні тарілки (малюнок 6.1).
Знаходимо на графіку необхідне число ступенів зміни концентрації.
Отримуємо у верхній частині колони 16 ступенів, у нижній - 4, всього 20.
Визначаємо коефіцієнти динамічної в'язкості ацетону і етилового спирту при відповідних температурах верху і низу колони по номограмі V [4]: ??
Визначаємо коефіцієнти динамічної в'язкості рідини у верхній і нижній частинах колони за формулою Арреніуса [4]
(8.1)
Визначаємо коефіцієнт летючості [4]
(8.2)
де Т2, Т1 - температури кипіння етилового спирту і ацетону відповідно,
Т2=351,46 К;
Т1=329,16 К.
Підставивши значення, отримаємо
Визначаємо коефіцієнт корисної дії тарілок верху і низу колони [4]
(8.3)
Визначаємо середній коефіцієнт корисної дії тарілки
(8.4)
Визначаємо число практичних тарілок у верхній і нижній частинах колони [4]
(8.5)
де nТ - теоретичне число тарілок.
Підставивши значення, отримаємо
. Діаметр колони
Визначаємо щільності ацетону і етилового спирту при температурах верху і низу колони по таблиці V [5]:
Визначаємо щільність рідини верху і низу колони [4]
(9.1)
Визначаємо допустиму робочу швидкість пара у верхній і нижній частинах колони [4]
(9.2)...
