Технологический расчет ректификационной колонны непрерывного действия

 

Задание

Спроектировать ректификационную установку для разделения смеси.

Смесь: ацетон – бензол.

Количество исходной смеси: т/ч=15000 кг/ч

Состав исходной смеси: % масс.

Состав кубового остатка: % масс.

Состав дистиллята: % масс.

Давление греющего пара: 5 ата

Давление в колонне: 1 ата

Вид контактных устройств: клапанные тарелки

Построение ступеней процесса ректификации

 

Пересчет массовых долей в мольные

,

 

где М_А и М_B – мольные массы ацетона и бензола, соответственно, кг/моль.

 

М_А= 58 кг/моль; М_B= 78 кг/моль

 

Материальный баланс колонны

 

Молярная масса исходной смеси

 

 

Мольный секундный расход смеси

 

кмоль/с

 

Расход дистиллята

 

 

Подставим это выражение в , где F, D, W – расходы исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кмоль/с.

 кмоль/с

 кмоль/с

 

Равновесие между паром и жидкостью

 

Таблица 1. Равновесные составы жидкости (x) и пара (y) в мол. и температуры кипения (t) в °C бинарных смесей при 760 мм. рт. ст.

x	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
y	0	0,14	0,24	0,4	0,51	0,59	0,67	0,73	0,8	0,86	0,93	1
t	80,1	78,3	76,4	72,8	69,6	66,7	64,3	62,4	60,7	59,6	58,8	56,1

 

Рис. 2 Кривая равновесия и положение рабочей линии при R_мин

 

Рис. 3 Диаграмма t – x, y.

1 – линия жидкости; 2 – линия пара.

 

Минимальное флегмовое число

 

b_max = 0,35 (рис. 2)

 

Рабочее флегмовое число

 

1. ;  – коэффициент избытка флегмы

2.

3.

4.

5.

 

Рис. 4 Графическое определение числа теоретических тарелок при

 

Рис. 5 Графическое определение числа теоретических тарелок при

 

Рис. 6 Графическое определение числа теоретических тарелок при

 

Рис. 7 Графическое определение числа теоретических тарелок при

 

Рис. 8 Графическое определение числа теоретических тарелок при

Оптимальное флегмовое число

 

Таблица 2. Число теоретических ступеней при разных коэффициентах избытка флегмы

	1,1	1,3	1,5	2	2,5
R	1,947	2,301	2,655	3,54	4,425
b	0,33	0,29	0,27	0,21	0,18
nтс	36	29	24	21	18
	106,1	95,7	87,7	95,4	97,7

 

Рис. 9 Зависимость числа теоретических ступеней от флегмового числа

 

Рис. 10 Определение оптимального флегмового числа

 

График (рис. 10), построенный на основе данных (табл. 2), показывает, что минимальный объем колонны будет иметь место при R=2,655. Примем это флегмовое число для дальнейших расчетов и соответствующее ему число теоретических ступеней n_{тс в} = 19; n_{тс н} = 5