Расчет насадочной ректификационной колонны периодического действия для разделения бинарной смеси метиловый спирт – бензол

курсовая работа

4 Материальный баланс

Количества получаемых при разделении из исходной смеси продуктов определяем из уравнения материального баланса.

Количество исходной смеси равно 2,514кг/с.

Переведем мольные доли в массовые

, (4.1)

где и - молярные массы низкокипящего и высококипящего

компонента соответственно, кг/моль;

и - мольные доли низкокипящего и высококипящего

компонента соответственно, % мольные.

Тогда

=62%

=15%

=2%

Производительность колонны по дистилляту P и кубовому остатку W определяем из уравнений материального баланса колонны

(4.2)

где - количество исходной смеси, кг;

- количество дистиллята, кг;

- количество кубового остатка, кг.

Отсюда находим

кг/с,

кг/с.

Определим по графику t - x,y значение . В данном случае оно равно 58 (приложение А).

Минимальное флегмовое число найдем по уравнению

, (4.3)

В результате вычисления получаем

Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы в , определим соответствующие флегмовые числа. Графическим построением ступеней изменения концентрации между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состава пара y - состав жидкости x (приложение Б) находим N - теоретическое число тарелок. Равновесные данные для системы приведены в [3]. Результаты расчетов представлены на графике (приложение Б) и приведены ниже:

Таблица 1 - Результаты расчетов рабочего флегмового числа

в

1,05

1,2

1,4

1,7

2,3

R

0,825

0,943

1,1

1,336

1,808

b

0,438

0,412

0,381

0,342

0,285

N

8

7

6

5

5

N(R+1)

14,6

13,6

12,6

11,7

14,04

Минимальное произведение N(R+1) соответствуют флегмовому числу R=1,43 (приложение В). На графике изображены рабочие линии и ступени изменения концентраций для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колонны в соответствии с найденным значением R.

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношения

, (4.4)

, (4.5)

где МP и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси, кг/моль;

М и М- средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Средние мольные массы в верхней и нижней частях колонны соответственно равны

, (4.6)

,

где Мм и Мб - мольные массы метанола и бензола соответственно [1] ,

кг/моль;

хср в и хср н - средний мольный состав жидкости в верхней и нижней

частях колонны.

кмоль/кмоль смеси,

кмоль/кмоль смеси.

Тогда

кг/кмоль,

кг/кмоль.

Мольная масса исходной смеси и дистиллята

, (4.7)

,

Подставляем данные и получаем

кг/кмоль,

кг/кмоль.

Подставим рассчитанные величины в формулы (4.4), (4.5) и получим

кг/с,

кг/с.

Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны соответственно равны

, (4.8)

.

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

, (4.9)

,

где

кмоль/кмоль смеси,

кмоль/кмоль смеси.

Тогда

кг/кмоль,

кг/кмоль.

Подставив численные значения в формулу (4.8) получим

кг/с,

кг/с.

Расход флегмы

. (4.10)

кг/с.

Отсюда

Массовый выход паров из колонны

. (4.11)

кг/с.

Делись добром ;)