Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны

,                                           (1.6)

откуда выражаем значение минимального флегмового числа:

,

.

В уравнение рабочих линий входит рабочее флегмовое число R, определяемое как

,                                     (1.7)

1.3 Построение рабочих линий укрепляющих и исчерпывающей частей колонны. Определение числа теоретических тарелок

Чтобы определить количество тарелок, надо графически изобразить линии рабочего процесса в колонне. Колонну непрерывного действия от места ввода исходной смеси делят на две части: верхняя часть колонны называется укрепляющей, а нижняя часть— исчерпывающей.   При построении линий рабочих концентраций укрепляющей и исчерпывающей части колонны откладываем на оси ординат отрезок ОД, длина которого определяется соотношением:

,                                                        (1.8)

Через точки С  и Д проводим прямую СД, а через точку В—вертикаль до пересечения с линией СД и получаем точку В1, соединив ее с А и С, получаем СВ1 – линия рабочих концентраций укрепляющей части колонны, АВ1 – линия концентраций исчерпывающей части колонны.

Число теоретических тарелок определяем путем построения ступенчатой линии между линией равновесия и линиями рабочих концентраций в пределах от хД   до   хW. Количество теоретических тарелок в нижней части –3, в верхней части колонны — 5. Всего 8 теоретических тарелок.

1.4.1 Определение КПД тарелки

Для выбора КПД тарелки η воспользуемся обобщенным опытным графиком [5, рис. 90]

В зависимости КПД от произведения относительной летучести α на коэффициент динамической вязкости µ перегоняемой смеси.

Относительная летучесть α, динамические коэффициенты вязкости смеси  µ и отдельных компонентов определяются при температурах кипения исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, определяемые по диаграмме t –x,y (см. прил).

Относительную летучесть находим по формуле:

 ,                                                                   (1.9)

где Рэ, Рв – давление насыщенного пара низкокипящего и высококипящего компонента соответственно, Па.

Для исходной смеси:

t=85°C                                               ,

для дистиллята:

t=79°С                                              ,

для кубового остатка:

t=99°C                                                 .

По номограмме V [4]  определяем коэффициент динамической вязкости:

t=85°C  µэ=0,38·10-3 Па    µв=0,299·10-3 Па

t=79°С   µэ=0,44 ·10-3 Па   µв=0,344·10-3 Па

t=99°C   µэ=0,3·10-3 Па      µв=0,287 ·10-3 Па

Вязкость исходной смеси, дистиллята и кубового остатка определяем по формуле:

,                                              (1.10)

где хЭ ,  хВ – молярные доли компонентов (воды и этилового спирта);

µэ, µв – вязкость компонентов жидкой смеси при температуре смеси.

Для исходной смеси:

,

Для дистиллята:

, 

Для кубового остатка:

, 

Определяем произведение α,µ и выбираем соответствующее КПД [5]:

                 η1=0,53,

                η2=0,5,

               η3=0,59.

Средний КПД тарелки:

 ,                                                             (1.11)

.

Для укрепляющей части колонны действительное число тарелок

,

.

Для исчерпывающей части колонны

,

.

1.4.2 Определение объёмов и объёмных скоростей пара и жидкости, проходящих через колонну

Средняя плотность жидкости:

,                                            (1.12)

где - средняя массовая концентрация НК в жидкости, которая определяется:

1)  для верхней части колонны:

,                                                   (1.13)

,

2)  для нижней части колонны:

                                        (1.14)

.

Плотности НК и ВК в формуле (1.12) необходимо выбрать при средней температуре, tср   в нижней и верхней части колонны:

 ,                                                      (1.15)

,

,

.

По таблице IV, XXXIX [4] определяем плотность ρ в зависимости от температуры t 

При tв ср=82°С

ρнк =731,2 кг/м3,

ρвк =970,6 кг/м3,

При tн ср=92°С

ρнк =723,6 кг/м3,

ρвк =963,6 кг/м3.

Подставим получившиеся значения в выражение (1.12).

Для верхней части:

 кг/м3,

для нижней части:

 кг/м3.

Определяем среднюю плотность пара

 ,                                               (1.16)

где средняя мольная масса пара определяется

,                                         (1.17)

где уср – мольная концентрация НК в парах, которая для верхней части колонны определяется

,                                                (1.18)

.

Для нижней части колонны:

,                                             (1.19)

.

кг/кмоль,

в нижней части:

 кг/кмоль,

в верхней части колонны:

 кг/м3,

в нижней части колонны:

 кг/м3,

Объемная скорость пара в колонне:

,                           (1.20)

где GД=1,12 кг/с – расход дистиллята

в верхней части колонны:

 м3/с,

в нижней части колонны:

 м3/с,

Определяем максимальную объёмную скорость жидкости:

1) в верхней части колонны на верхней тарелке

 ,                                                (1.21)

где Lв – средний массовый расход по жидкости для верхней части колонны:

,                                          (1.22)

для нижней части:

,                                                 (1.23)

где МД и МF - мольные массы дистиллята и исходной смеси, Мв и Мн – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Средняя мольная масса жидкости:

в верхней части колонны

кг/кмоль,

в нижней части колонны

кг/кмоль.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8