Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Материальный баланс колонны и оптимальное флегмовое число

Читайте также:
  1. A) число погибших особей, появившихся за единицу времени
  2. I. Выявление неудовлетворительной структуры баланса согласно ФЗ «О несостоятельности (банкротстве)» (Кириллова: для выявления признаков банкротства у государственных предприятий).
  3. II закон термодинамики. Характеристические функции системы. Уравнение энергетического баланса системы, его анализ.
  4. А380: ОПТИМАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ МАРШРУТОВ С БОЛЬШИМИ ПАССАЖИРОПОТОКАМИ
  5. Активы и обязательства, учтенные на балансе организации
  6. Анализ бухгалтерского баланса
  7. Анализ ликвидности баланса предприятия.

 

Производительность колонны по дистилляту P и кубовому остатку W определим из уравнения материального баланса колонны:

 

, (3.1)

где - производительности колонны соответственно по исходной смеси, дистилляту и кубовому остатку, кг/с

 

, (3.2)

 

где - содержание низкокипящего компонента соответственно в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке, массовые доли.

Производительность по кубовому остатку определим по формуле

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  


, (3.3)

.

 

 

Производительность по дистилляту определяется по формуле:

 

, (3.4)

.

 

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Его оптимальное значение можно найти путём технико-экономического расчёта. Для его проведения необходимо минимальное значение флегмового числа Rmin, которое определяется по формуле

, (3.5)

 

где и - мольные доли низкокипящего компонента соответственно в дистилляте и исходной смеси;

- концентрация низкокипящего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

 

Температура кипения Бензола равна 80,1 оС [5].

Температура кипения Толуола равна 110 оС [5].

Таким образом, низкокипящим компонентом является метанол.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению

 

, (3.6)

 

где x – мольная доля метанола;

MБ – молекулярная масса метанола, равная 78 кг/кмоль;

MТ – молекулярная масса воды, равная 92 кг/кмоль.

По формуле (3.6) мольная доля метанола в исходной смеси равна

 

.

 

По формуле (3.6) мольная доля метанола в дистилляте равна

 

.

 

По формуле (3.6) мольная доля метанола в кубовом остатке равна

 

.

 

С помощью диаграммы равновесия между паром и жидкостью при постоянном давлении для системы метанол – вода, определим концентрацию метанола в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью. Таким образом, при .

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
Тогда минимальное флегмовое число по формуле (3.5) равно

 

.

 

Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы β, определим соответствующие флегмовые числа по формуле

, (3.7)

,

,

,

,

.

 

Для расчёта оптимального флегмового числа необходимо знать число ступеней изменения концентрации, которое можно определить графическим построением таких ступеней между равновесной и рабочей линиями.

Уравнение рабочей линии для верхней (укрепляющей) части колонны

 

. (3.8)

 

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  


Уравнение рабочей линии для нижней (исчерпывающей) части колонны

 

, (3.9)

где F – относительный мольный расход питания.

 

, (3.10)

.

 

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

 

,

,

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости (рисунок Б.1). При таком флегмовом числе число ступеней изменения концентрации равно 15.

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
,

,

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости (рисунок Б.2). При таком флегмовом числе число ступеней изменения концентрации равно 10.

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

 

,

,

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости (рисунок Б.3). При таком флегмовом числе число ступеней изменения концентрации равно 8.

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

 

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
,

,

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости в (рисунок Б.4). При таком флегмовом числе число ступеней изменения концентрации равно 7.

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

 

,

,

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости (рисунок Б.5). При таком флегмовом числе число ступеней изменения концентрации равно 17.

Вычислив число ступеней изменения концентрации для всех флегмовых чисел, найдём значения комплексов :

 

 

,

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
,

,

,

.

 

Результаты расчёта флегмовых чисел, числа ступеней изменения концентрации и проведения технико-экономического расчёт представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Коэффициент избытка флегмы β Действительное флегмовое число Число ступеней изменения концентрации Значение комплекса
1,1 2,12   71,145
1,25 2,4098   64,199
1,53 2,9496   62,58
2,05 3,952   68,619
2,3 4,434   69,909

 

Строим график в координатах - в (рисунок В.1).

Минимальное значение комплекса соответствует значению действительного флегмового числа , при этом коэффициент избытка флегмы по формуле (3.7)

 

.

При флегмовом числе уравнение рабочей линии для верхней части колонны по формуле (3.8)

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  


,

,

 

 

для нижней части колонны по формуле (3.9)

 

,

.

 

Построим график полученной зависимости (рисунок Г.1).

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

 

, (3.11)

(3.12)

 

где , - мольные массы соответственно дистиллята и исходной смеси, кг/кмоль;

, - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны, кг/кмоль.

Мольная масса исходной смеси вычисляется по формуле

 

, (3.13)

 

.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  

 


Мольная масса дистиллята вычисляется по формуле

 

, (3.14)

 

.

 

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны рассчитываются по формулам

 

, (3.15)

 

, (3.16)

 

где , - средние мольные составы жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны.

Средний мольный состав жидкости в верхней части колонны вычисляется по формуле

 

, (3.17)

.

 

Средний мольный состав жидкости в нижней части колонны вычисляется по формуле

, (3.18)

.

Средняя мольная масса жидкости в верхней части колонны по формуле (3.15) равна

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
.

 

Средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны по формуле (3.16) равна

 

.

 

Средний массовый расход (нагрузка) по жидкости для верхней части колонны определяется из соотношения (3.11)

 

.

 

Средний массовый расход (нагрузка) по жидкости для нижней части колонны определяется из соотношения (3.12)

 

.

 

 

Средний мольный состав пара в верхней части колонны вычисляется по формуле

(3.19)

.

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  
Средний мольный состав пара в нижней части колонны вычисляется по формуле

(3.20)

 

.

 

Средняя мольная масса паров в верхней части колонны вычисляется по формуле

 

, (3.21)

 

.

 

Средняя мольная масса паров в нижней части колонны вычисляется по формуле

 

, (3.22)

.

 

Средний массовый расход (нагрузка) по пару для верхней части колонны определяется из соотношения

 

 

, (3.23)

.

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
0ХБ2.1.24.030000ПЗ  


Средний массовый расход (нагрузка) по пару для нижней части колонны определяется из соотношения

 

, (3.24)

.

 

Дата добавления: 2015-10-30; просмотров: 203 | Нарушение авторских прав

Читайте в этой же книге: Коэффициенты массопередачи и высота колонны | Гидравлическое сопротивление тарелок колонны | Подогреватель исходной смеси | Холодильник дистиллята | Холодильник кубового остатка | Расчет трубопровода | Диаметр патрубка для выхода кубового остатка | Fracture Toughness |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Расчёт ректификационной колонны| Скорость пара и диаметр колонны
mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.038 сек.)