2 Составление материального баланса процесса ректификации многокомпонентной смеси по методу Б.Н. Михайловского

2 Составление материального баланса процесса ректификации многокомпонентной смеси по методу Б.Н. Михайловского

2.1 Задание

Составить методом Михайловского материальный баланс процесса разделения многокомпонентной смеси на трёхколонной установке с выделением указанных фракций. При составлении материального баланса стремится к минимизации потерь целевых компонентов фракций (на уровне не более 2 мас. дол., %) при степени их чистоты в интервале от 95 до 98 мол. дол. %. Определить ожидаемое в процессе разделения минимальное флегмовое число для всех колонн. При принятии решения о температуре питания исходить из предположения, что температура верха колонн равна 60 ⁰С.

Исходные данные:

Расход исходной смеси – 27100,00 кг/ч.

Массовая доля компонентов в смеси:

циклопентан – 17%;

метилциклопентан – 11%;

2 - метилгексан – 11%;

толуол – 16%;

3-этилгексан – 14%.

стирол – 18%;

н - ундекан – 13%.

Выделяемые фракции: циклоалканы и ароматические углеводороды.

2.2 Теоретические основы метода расчета ректификации многокомпонентных систем по методу Б.Н. Михайловского

Ректификацией называют процесс разделения жидких смесей при помощи одновременно и многократно повторяемых частичных испарений и конденсаций [3, с. 11].

Ступенчатый метод расчета ректификации многокомпонентных систем, является наиболее точным. Однако этот метод трудоемок. Поэтому неоднократно предпринимались попытки разработать приближенный аналитический метод расчета ректификации многокомпонентных систем. Один из таких методов предложен Б. Н. Михайловским [4, с. 131]. Этот метод предназначен для расчета ректификации смесей, состоящих из любого числа компонентов, подчиняющихся законам Рауля и Дальтона.

Целью расчета является определение:

1) числа теоретических ступеней контакта;

2) составы дистиллята и остатка.

3) расчёт минимального флегмового числа

Основным положением, лежащим в основе расчета, является допущение, что в расчете можно пользоваться любой парой компонентов, учитывая при этом влияние других компонентов смеси.

Если компоненты сложной смеси пронумеровать и расположить по их летучести (в порядке увеличения летучести), то будем иметь: 1, 2, 3, 4,..., к-2, к-1, к компоненты. Наименее летучий 1, наиболее летучий к. В дальнейшем за определяющую пару берутся компоненты к-1 и к.

Расчет предлагается для полной колонны, состоящей из исчерпывающей и укрепляющей части. Обозначим концентрацию компонентов смеси через х_{1, F}, х_{2, F}, х_{3, F},…, х_{к, F}.

Очевидно,

х_{1, F} + х_{2, F} + х_{3, F} + … + х_{к, F} = 1, (15)

где , , …, – содержание компонентов в питании, мол. доля.

Кроме того на основании технологических данных, принимается концентрация ключевого компонента в дистилляте х_k,D и в кубовом остатке х_k,W. Концентрации прочих компонентов не могут быть взяты произвольно и вычисляются.

Температура t_F питания определяется экспериментально. Давление, в колоннеопределяют расчетным путем по уравнению [4, с. 132]:

, (16)

где P – давление в колонне, МПа;

, , …, – давление насыщенных паров чистых компонентов при температуре исходной смеси, МПа;

, , …, – содержание компонентов в питании, мол. доля.

Уравнение (16) решается методом подбора. Задаваясь температурой t_F, находят по справочникам коэффициенты Антуана и рассчитывают значения , ,..., и подставляют найденные значения в уравнение (16). Если правая и левая части уравнения оказываются равными, то принятое значение t_F подобрано правильно.

Для расчета по методу Михайловского необходимо также знать относительные летучести компонентов смеси. Относительная летучесть определяется по отношению к наименее летучему компоненту. Летучесть наиболее летучего компонента, отнесенная к летучести других компонентов, обозначается β.

Согласно методу Михайловского содержание любого компонента в дистилляте может быть рассчитано по формуле [4, с. 133]:

(17)

где – концентрация i-го компонента в дистилляте, мол. доля;

– концентрация наиболее летучего (ключевого) компонента в дистилляте, мол. доля;

– концентрация i-го компонента в питании, мол. доля;

– концентрация ключевого компонента в кубовом остатке, мол. доля;

β_i – летучесть ключевого компонента, отнесенная к летучести других компонентов;

N₀ – минимальное число теоретических ступеней контакта;

– расход питания, кмоль/ч;

– расход дистиллята, кмоль/ч;

– расход кубового остатка, кмоль/ч.

При принятых допущениях и обозначениях Б. Н. Михайловский вывел уравнения для определения количества дистиллятаи кубового остатка [4, с. 133]:

, (18)

(19)

где – расход дистиллята, кмоль/ч;

G_F – расход питания, кмоль/ч;

– расход кубового остатка, кмоль/ч;

– концентрация ключевого компонента в питании, мол. доля;

– концентрация ключевого компонента в кубовом остатке, мол. доля;

– концентрация ключевого компонента в дистилляте, мол. доля.

2.3 Результаты расчета

Для расчета необходимо перевести массовые доли в мольные согласно уравнению (15). Состав исходной смеси с учетом перевода представлен в таблице 1. Коэффициенты уравнения Антуана [2, с. 166, 167, 168, 170, 172] приведены в таблице 2. Расчёт давления насыщенных паров компонентов производится по уравнению Антуана [2, с. 162]:

, (20)

где – давление насыщенных паров i-го компонента, мм рт. ст.;

t – температура, ⁰С;

A, B, C – параметры уравнения Антуана.

Таблица 1 – Состав исходной смеси

№	Компонент	М. м., кг/кмоль	Содержание компонента
мас. доля	мол. доля
	циклопентан		0,17	0,23
	метилциклопентан		0,11	0,13
	2-метилгексан		0,11	0,11
	толуол		0,16	0,17
	3-этилгексан		0,14	0,12
	стирол		0,18	0,16
	н-ундекан		0,13	0,08
итого	–	1,00	1,00

Коэффициенты в уравнении Антуана берутся таким образом, чтоб значения давления насыщенных паров были в мм рт.ст.

Таблица 2 – Коэффициенты уравнения Антуана

Компонент	A	B	C
циклопентан	6,87798	1119,208	230,738
метилциклопентан	6,86283	1186,059	226,042
2-метилгексан	6,87319	1236,026	219,545
толуол	6,95508	1345,087	219,516
3-этилгексан	6,89099	1327,884	212,595
стирол	7,2788	1649,6
н-ундекан	6,96676	1565,368	187,218

При нахождении температуры питания необходимо исходить из того, что температура в верху колонны 60 ⁰С. Давление в верху колонны рассчитывается по изотерме паровой фазы:

(21)

где - - мольная доля компонента в газовой фазе, мол. доля;

- общее давление в верху колонны, МПа;

- давление насыщенных паров компонента, МПа.

Результаты расчёта давления в верху колонны представлены в 3, с учётом того, что температура верха колонны 60 °С

Таблица 3 – Результаты расчёта давоения в верху колонны

Компоненты	Давление насыщенных паров, , МПа	Величина , МПа
циклопентан	0,14048	4,52011
метилциклопентан	0,06848	4,98064
2-метилгексан	0,03722	0,64262
толуол	0,01828	0,00019
3-этилгексан	0,01377	4,59∙10^-6
стирол	0,00513	3,55∙10^-11
н-ундекан	0,00057	1,14∙10^-22
итого	–	10,14357

Тогда по уравнению (21) давление в верху колонны составит:

Давление в верху колонны составило 0,09989 МПа.

Давление в питании (зоне подачи сырья) рассчитываем по формуле:

, (22)

где – давление в зоне подачи сырья, МПа;

– давление паров вверху колонны, МПа;

– гидравлическое сопротивление тарелки в укрепляющей части колонны, МПа.

Гидравлическое сопротивление тарелок в укрепляющей части колонны рассчитывается по формуле [4, с. 244]:

, (23)

где – число теоретических тарелок в укрепляющей части;

– гидравлическое сопротивление тарелки, МПа.

Гидравлическое сопротивление тарелок принимается равным 0,0005 МПа, а количество – 14 штук.

Тогда давление в зоне подачи сырья по формуле (22,23) будет равно:

МПа.

Задаются температурой питания колонны (83,9 °С) с последующей проверкой.

Температуру питания уточняют с помощью уравнения изотермы жидкой фазы:

, (24)

Результаты расчёта температуры питания представлены в таблице 4.

Рассчитанные по уравнению Антуана (20) давления насыщенных паров, парциальные давления компонентов и относительная летучесть компонентов представлены в таблице 5.

Температура питания 83,9 °С

Давление в зоне подачи сырья 0,10689 МПа

Таблица 4 – Результаты расчёта температуры питания колонны

Компоненты	Давление насыщенных паров, , МПа	Парциальное давление, , МПа
циклопентан	0,27905	0,06556
метилциклопентан	0,14486	0,01835
2-метилгексан	0,08408	0,00895
толуол	0,04433	0,00746
3-этилгексан	0,03445	0,00409
стирол	0,01407	0,00231
н-ундекан	0,00208	0,00017
итого	–	0,10689

Давление в сепарационной секции – 0,10689 МПа; температура питания – 83,9 ºС.

Таблица 5 – Рассчитанные давления насыщенных паров, парциальные давления и относительная летучесть компонентов смеси

№	Компонент	Давление Насыщенного пара , МПа	Парциальное давление компонентов x i∙ , МПа	Относи-тельная летучесть, β i	Относи-тельная летучесть, αi
	циклопентан	0,27905	0,06556	1,0000	134,2489
	Метил-циклопентан	0,14486	0,01835	1,9264	69,6899
	2-метилгексан	0,08408	0,00895	3,3188	40,4505
	толуол	0,04433	0,00746	6,2942	21,3291
	3-этилгексан	0,03445	0,00409	8,1001	16,5737
	стирол	0,01407	0,00231	19,8274	6,7709
	н-ундекан	0,00208	0,00017	134,2489	1,0000
итого	–	–	0,10689	–	–

Температуры питания других колонн рассчитываются аналогично.

2.3.1 Результаты расчета выделения фракции циклоалканов (циклопентана и метилциклопентана)

Выделяются циклопентан и метилциклопентан в первой колонне. Они переводятся в дистиллят, так как они более летучи, остальные компоненты в куб колонны, и необходимо стремиться к минимизации потерь целевых компонентов фракции (на уровне не более 2 мас. дол, %) при степени чистоты не менее 95 % и не более 98 % (мольных).

Состав питания для колонны выделения циклопентана и метилциклопентана представлен в таблице 6.

Таблица 6 – Состав питания для колонны выделения циклопентана и метилциклопентана.

Компонент	М.м., кг/кмоль	Содержание компонентов в исходной смеси
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
циклопентан			0,17	65,8143	0,2349
метилциклопентан			0,11	35,4881	0,1267
2-метилгексан			0,11	29,8100	0,1064
толуол			0,16	47,1304	0,1682
3-этилгексан			0,14	33,2807	0,1188
стирол			0,18	46,0189	0,1643
н-ундекан			0,13	22,5833	0,0806
итого	−		1,00	280,1257	1,0000

Необходимо задаться концентрацией ключевого компонента в качестве которого мы приняли циклопентан. Содержание ключевого компонента в дистилляте 0,6350 мол. дол., и концентрация ключевого компонента в кубовом остатке, 0,0000001 мол. дол.

Расход дистиллята и кубового остатка определяются по формуле (18, 19):

кмоль/ч,

кмоль/ч.

Мольная доля в кубе считается по формуле:

, (25)

Для метилциклопентана она составит по формуле (25):

Мольные доли компонентов в дистилляте и кубовом остатке остальных компонентов аналогично рассчитывается по формулам (17) и (25). С помощью MS Excel надстройки «Поиск решения» определяем минимальное число теоретических ступеней контакта, при условии . Результат расчёта представлен в таблице 7.

Минимальное число теоретических ступеней контакта N =13,6145.

Таблица 7 – Составы дистиллята и кубового остатка для колонны выделения циклопентана и метилциклопентана

Компонент	Содержание (мол. доля) в
дистилляте	кубовом остатке
циклопентан	0,6350	0,0000
метилциклопентан	0,3411	0,0008
2-метилгексан	0,0239	0,1549
толуол	0,0000	0,2671
3-этилгексан	0,0000	0,1886
стирол	0,0000	0,2608
н-ундекан	0,0000	0,1280
итого	1,0000	1,0000

Материальный баланс процесса ректификации многокомпонентной смеси для первой колонны, где происходит выделения циклопентана и метилциклопентана представлен в таблице 8.

Из таблицы 6 видно что, суммарные потери целевых фракций:

= 0,0012 + 11,5451 = 11,5463 кг,

Что составляет %.

Таблица 8 – Материальный баланс процесса ректификации для колонны выделения циклопентана и метилциклопентана

Компонент	М. м., кг/ кмоль	Содержание компонентов в
исходной смеси	дистилляте	кубовом остатке
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
циклопентан			0,17	65,81	0,23	4606,998	0,58	65,8143	0,63	0,0012	0,00	0,0000	0,00
метилцикло-пентан			0,11	35,49	0,12	2969,454	0,37	35,3507	0,34	11,5451	0,00	0,1374	0,00
2-метилгексан			0,11	29,81	0,10	247,9218	0,03	2,4792	0,02	2733,0782	0,14	27,3308	0,15
толуол			0,16	47,13	0,16	0,0341	0,00	0,0004	0,00	4335,9659	0,22	47,1301	0,27
3-этилгексан			0,14	33,28	0,11	0,0007	0,00	0,0000	0,00	3793,9993	0,19	33,2807	0,19
стирол			0,18	46,02	0,16	0,0000	0,00	0,0000	0,00	4878,0000	0,25	46,0189	0,26
н-ундекан			0,13	22,58	0,08	0,0000	0,00	0,0000	0,00	3523,0000	0,18	22,5833	0,12
итого			1,00	280,13	1,00	7824,410	1,00	103,644	1,00	19275,589	1,00	176,481	1,00

Минимальное флегмовое число находится из уравнения:

, (26)

где – относительная летучесть;

– мольная доля в дистилляте;

– постоянная, безразмерная величина.

Величина находится методом подбора из уравнения:

, (27)

Результаты расчёта минимального флегмового числа представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Относительная летучесть, а также значения многочленов при определении и минимального флегмового числа

Компонент
циклопентан	134,2489	0,3667	0,9910
метилциклопентан	69,6899	0,4113	1,1073
2-метилгексан	40,4505	-0,5538	-0,1245
толуол	21,3291	-0,1334	0,0000
3-этилгексан	16,5737	-0,0622	0,0000
стирол	6,7709	-0,0268	0,0000
н-ундекан	1,0000	-0,0017	0,0000
итого	-	0,0000	1,9738

= 48,2239

По уравнению (26):

= 1,9738-1 = 0,9738

2.3.2 Результаты расчета выделения 2 - метилгексана

Выделяется 2 - метилгексан на второй колонне. Питанием для второй колонны является кубовый остаток первой колонны, значения берутся из материального баланса первой колонны, представленном в таблице 8.

Стоит заметить, что 2- метилгексан не является целевым компонентом, необходимость его выделения обусловлена дальнейшем отделением фракции ароматических углеводородов.

Выделяется 2 - метилгексан в качестве дистиллята, необходимо стремится к минимизации потерь целевых компонентов фракции (на уровне не более 2 мас. дол, %) при степени чистоты не менее 95 % и не более 98 % (мольных).

Ключевым компонентом считается не самый летучий компонент, как того рекомендует источник, а 2 – метилгексан, для того что бы можно было контролировать его концентрацию в дистилляте и в кубе, что облегчает расчёт колонны.

Необходимо задатся концентрацией ключевого компонента в дистилляте, 0,9 мол. доля, и концентраций ключевого компонента в кубовом остатке, 0,0001 мол. доля.

Парциальные давления, давления насыщенных паров, а также относительные летучести компонентов представлены в таблице 10.

Давление в сепарационной секции – 0,04236 МПа; температура питания – 89,3 ºС.

Таблица 10 – Рассчитанные давления насыщенных паров, парциальные давления и относительная летучесть компонентов смеси

№	Компонент	Давление Насыщенного пара , МПа	Парциальное давление компонентов x i∙ , МПа	Относи-тельная летучесть, β i	Относи-тельная летучесть, αi
	циклопентан	0,32084	0,00000	0,3093	118,7561
	Метил-циклопентан	0,16870	0,00013	0,5882	62,4424
	2-метилгексан	0,09922	0,01537	1,0000	36,7266
	толуол	0,05309	0,01418	1,8689	19,6513
	3-этилгексан	0,04150	0,00783	2,3907	15,3622
	стирол	0,01730	0,00451	5,7339	6,4052
	н-ундекан	0,00270	0,00035	36,7266	1,0000
итого	–	–	0,04236	–	–

Состав питания представлен в таблице 11.

Таблица 11 – Состав питания для колонны выделения 2 - метилгексана

Компонент	М.м., кг/кмоль	Содержание компонентов в исходной смеси
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
циклопентан		0,0012	0,0000	0,0000	0,0000
метилциклопентан		11,5451	0,0006	0,1374	0,0008
2-метилгексан		2733,0782	0,1418	27,3308	0,1549
толуол		4335,9659	0,2249	47,1301	0,2671
3-этилгексан		3793,9993	0,1968	33,2807	0,1886
стирол		4878,0000	0,2531	46,0189	0,2608
н-ундекан		3523,0000	0,1828	22,5833	0,1280
итого	–	19275,5897	1,0000	176,4812	1,0000

Расход дистиллята и кубового остатка определяем по формулам (18, 19):

кмоль/ч.

кмоль/ч.

Мольные доли компонентов в дистилляте и кубовом остатке рассчитываются по формулам (17) и (25). С помощью MS Excel надстройки «Поиск решения» определяется минимальное число теоретических ступеней контакта, при условии . Результат расчёта представлен в таблице 12.

Минимальное число теоретических ступеней контакта N =15,427.

Таблица 12 – Составы дистиллята и кубового остатка для колонны выделения 2 - метилгексана

Компонент	Содержание (мол. доля) в
дистилляте	кубовом остатке
циклопентан	0,0000	0,0000
метилциклопентан	0,0045	0,0000
2-метилгексан	0,9000	0,0001
толуол	0,0942	0,3029
3-этилгексан	0,0012	0,2275
стирол	0,0000	0,3149
н-ундекан	0,0000	0,1545
итого	1,0000	1,0000

Результаты расчёта минимального флегмового числа по уравнениям (26), (27) представлен в таблице 13.

Таблица 13 - Относительная летучесть, а также значения многочленов при определении и минимального флегмового числа

Компонент
циклопентан	118,7561	0,0000	0,0000
метилциклопентан	62,4424	0,0015	0,0086
2-метилгексан	36,7266	0,8029	4,6663
толуол	19,6513	-0,5252	-0,1853
3-этилгексан	15,3622	-0,2029	-0,0013
стирол	6,4052	-0,0719	0,0000
н-ундекан	1,0000	-0,0045	0,0000
сумма	-	0,0000	4,4883

= 29,6430

По уравнению (26):

= 4,4883-1 = 3,4883

Материальный баланс процесса ректификации многокомпонентной смеси для второй колонны, где происходит выделение 2 - метилгексана представлен в таблице 14.

Из таблицы 14 видно что, суммарные потери целевых (толуол, стирол и 3 – этилгексан) фракций:

= 263,1396 + 4,2702 + 0,00001 = 267,4098 кг,

Что составляет %,

Таблица 14 – Материальный баланс процесса ректификации для колонны выделения 2 - метилгексана

Компонент	М. м., кг/ кмоль	Содержание компонентов в
исходной смеси	Дистилляте	кубовом остатке
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
Метил- циклопентан		11,55	0,00	0,14	0,0008	11,55	0,00	0,14	0,0045	0,00	0,00	0,00	0,0000
2-метилгексан		2733,08	0,14	27,33	0,1549	2731,6	0,91	27,32	0,9000	1,46	0,00	0,01	0,0001
толуол		4335,97	0,22	47,13	0,2671	263,13	0,09	2,86	0,0942	4072,84	0,25	44,27	0,3029
3-этилгексан		3794,00	0,20	33,28	0,1886	4,29	0,00	0,04	0,0012	3789,71	0,23	33,24	0,2275
стирол		4878,00	0,25	46,02	0,2608	0,00	0,00	0,00	0,0000	4878,00	0,30	46,02	0,3149
н-ундекан		3523,00	0,18	22,58	0,1280	0,00	0,00	0,00	0,0000	3523,00	0,22	22,58	0,1545
итого		19275,6	1,00	176,48	1,0000	3010,6	1,00	30,35	1,0000		1,00	146,13	1,000

2.3.1 Результаты расчета выделения фракции толуол, стирол.

Выделяются толуол, стирол и 3 – этилгексан (так как его температура кипения больше толуола но меньше стирола) в третей колонне. Они переводятся в дистилят, а н-ундикан в куб колонны. Необходимо стремиться к минимизации потерь целевых компонентов фракции (на уровне не более 2 мас. дол, %) при степени чистоты не менее 95 % и не более 98 % (мольных).

Результаты расчета состава питания приведены в таблице 15.

Таблица 15 – Состав питания для колонны выделения фракции толуол, стирол

Компонент	М.м., кг/кмоль	Содержание компонентов в исходной смеси
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
2-метилгексан		1,4613	0,0001	0,0146	0,0001
толуол		4072,8263	0,2504	44,2699	0,3029
3-этилгексан		3789,7290	0,2330	33,2432	0,2275
стирол		4878,0000	0,2999	46,0189	0,3149
н-ундекан		3523,0000	0,2166	22,5833	0,1545
итого	−	16265,0166	1,0000	146,1299	1,0000

Ключевым компонентом считается не самый летучий компонент, как того рекомендует источник, а н - ундекан, для того что бы можно было контролировать его концентрацию в дистилляте и в кубе, что облегчает расчёт колонны.

Задаётся концентрация ключевого компонента в дистилляте, 0,000001 мол. доля, и концентрация ключевого компонента в кубовом остатке, 0,94 мол. доля.

Расход дистиллята и кубового остатка определяем по формуле (18, 19):

кмоль/ч.

кмоль/ч.

Парциальные давления, давления насыщенных паров, а также относительные летучести компонентов представлены в таблице 16.

Давление в сепарационной секции – 0,01214 МПа; температура питания – 63,5 ºС.

Таблица 16 – Рассчитанные давления насыщенных паров, парциальные давления и относительная летучесть компонентов смеси

№	Компонент	Давление Насыщенного пара , МПа	Парциальное давление компонентов x i∙ , МПа	Относи-тельная летучесть, β i	Относи-тельная летучесть, αi
	циклопентан	0,15838	0,00000	0,0040	134,2489
	Метил-циклопентан	0,07799	0,00000	0,0083	69,6899
	2-метилгексан	0,04284	0,00000	0,0152	40,4505
	толуол	0,02128	0,00645	0,0310	21,3291
	3-этилгексан	0,01611	0,00367	0,0412	16,5737
	стирол	0,00608	0,00192	0,1107	6,7709
	н-ундекан	0,00071	0,00011	1,0000	1,0000
итого	–	–	0,01214	–	–

Мольные доли компонентов в дистилляте и кубовом остатке остальных компонентов аналогично рассчитываются по формулам (17) и (25). С помощью MS Excel надстройки «Поиск решения» определяется минимальное число теоретических ступеней контакта, при условии . Результат расчёта представлен в таблице 17.

Минимальное число теоретических ступеней контакта N =6,0709.

Таблица 17 – Составы дистиллята и кубового остатка для колонны выделения фракции толуол, стирол

Компонент	Содержание (мол. доля) в
дистилляте	кубовом остатке
циклопентан	0,0000	0,0000
метилциклопентан	0,0000	0,0000
2-метилгексан	0,0001	0,0000
Толуол	0,3626	0,0000
3-этилгексан	0,2722	0,0000
Стирол	0,3651	0,0600
н-ундекан	0,0000	0,9400
итого	1,0000	1,0000

Результаты расчёта минимального флегмового числа по уравнениям (26), (27) представлен в таблице 18.

Таблица 18 - Относительная летучесть, а также значения многочленов при определении и минимального флегмового числа

Компонент
циклопентан	134,2489	0,0000	0,0000
метилциклопентан	69,6899	0,0000	0,0000
2-метилгексан	40,4505	0,0001	0,0001
Толуол	21,3291	0,3204	0,3835
3-этилгексан	16,5737	0,2447	0,2928
Стирол	6,7709	0,3803	0,4408
н-ундекан	1,0000	-0,9455	0,0000
итого	-	0,0000	1,1172

= 1,1635

По уравнению (26):

= 1,1172-1 = 0,1172

Материальный баланс процесса ректификации многокомпонентной смеси для третей колонны, представлен в таблице 19.

Из таблицы 19 видно что, суммарные потери целевых фракций:

= 0,0164 + 0,113 + 152,6712 = 152,8 кг,

Что составляет %,

Таблица 19 – Материальный баланс процесса ректификации для колонны выделения толуола, стирола и 3 – этилгексана

Компонент	М. м., кг/ кмоль	Содержание компонентов в
исходной смеси	дистилляте	кубовом остатке
кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля	кг/ч	мас. доля	кмоль/ч	мол. доля
2-метилгексан		1,46	0,00	0,01	0,0001	1,46	0,00	0,01	0,0001	0,00	0,00	0,00	0,0000
толуол		4072,84	0,25	44,27	0,3029	4072,82	0,32	44,27	0,3626	0,02	0,00	0,00	0,0000
3-этилгексан		3789,71	0,23	33,24	0,2275	3789,60	0,30	33,24	0,2722	0,11	0,00	0,00	0,0000
стирол		4878,00	0,30	46,02	0,3149	4725,33	0,38	44,58	0,3651	152,67	0,04	1,44	0,0600
н-ундекан		3523,00	0,22	22,58	0,1545	0,02	0,00	0,00	0,0000	3522,98	0,96	22,58	0,9400
итого		16265,01	1,00	146,13	1,0000	12589,23	1,00	122,11	1,0000	3675,78	1,00	24,02	1,0000

2.4 Выводы

1) Составлен материальный баланс процесса разделения многокомпонентной смеси методом Б. Н. Михайловского для трёх колонн с выделением циклоалканов (циклопентана и метилциклопентана) и ароматических углеводородов (стирола, толуола) соответственно на первой и третей колонне при заданной степени чистоты.

2) Определено минимальное число ступеней контакта для каждой колонны.

3) Определенно минимальное флегмовое число для каждой колонны.

Дата добавления: 2015-08-29