Курсовая работа: Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

Минимальное произведение N(R+1) соответствует флегмовому числу R=1,21При этом коэффициент избытка флегмы β=1,210/0,860=1,4 На рисунке , изображены рабочие линии и ступени изменения концентраций для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колоны в соответствии с найденным значением R.

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

 (1.9)

 (1.10)

где  и  - мольные массы дистиллята и исходной смеси;

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

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента – этилацетат. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

 (1.11)

 (1.12)

где  и  - мольные массы этилацетата и толуола;

 и  - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

Тогда

Мольная масса исходной смеси:

Подставим рассчитанные величины в уравнения (1.9) и (1.10), получим:

Средние массовые потоки пара в верхней  и нижней  частях колоны соответственно равны:

 (1.13)

 (1.14)

где  и  - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

 (1.15)

 (1.16)

где  и  - мольные массы этилацетата и толуола, [3 c.36];

  и  - средний мольный состав пара соответственно в верхней и нижней частях колонны:

Тогда

Подставим численные значения в уравнение , получим:

1.2 Скорость пара и диаметр колонны

Найдём плотности жидкости ,  и пара ,  в верхних и нижних частях колонны, при средних температурах в них .

Средние температуры паров определим по диаграмме  по средним составам фаз:

tв=73,6 оС tн=88,1 оС [приложение А Диаграмма 1].

Тогда

 (1.18)

  (1.19)

Отсюда получим:

Плотность физических смесей жидкостей подчиняется закону аддитивности:

 (1.20)

где  - объёмная доля компонента в смеси;

,  - плотности компонентов, при средней температуре жидкости вверху и внизу колонны, кг/м3.

Произведём пересчёт из мольных долей в объёмные доли для этилацетата вверху колонны:

 (1.21)

где  - мольная доля этилацетата в дистилляте;

,,,  - плотности и мольные массы этилацетата и толуола при 20 0С соответственно,[3 c.36]..

Произведём пересчёт из мольных долей в объёмные доли для этилацетата в кубовой части колонны:

где  - мольная доля этилацетата в кубовой части колонны;

,,,  - плотности и мольные массы этилацетата и толуола при 20 0С соответственно, [3 c.36].

Подставим в уравнение (1.20), получим:

Вязкость жидких смесей  находим по уравнению:

 (1.22)

где  и  - вязкости жидких этилацетата и толуола при температуре смеси, Па∙с

[2 рис. V c. 556].

Предельная скорость паров в верхней части колонны :

Предельная скорость паров в нижней части колонны :

Примем рабочую скорость  на 30% ниже предельной:

Диаметр колонны ректификационной колонны определим из уравнения расхода:

 (1.23)

Отсюда диаметр верхней и нижней части колонны равны соответственно:

Рационально принять стандартный диаметр обечайки  [1 разд. 5.1.4 с. 197], одинаковым для обеих частей колонны. При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:

что составляет соответственно 43% и 34% от предельных скоростей.

1.3 Высота насадки

Высоту насадки Н определяют по модифицированному уравнению массопередачи:

 (1.24)

где  - общее число единиц переноса по паровой фазе;

 - общая высота единицы переноса, м.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9