Расчет ректификационной колонны

 

при 100 °С

толуол

 

ксилол

 

при 130 °С

толуол 

ксилол

при 128,8 °С

толуол

ксилол

t_F=128,8

                    
 
 
 
 
 
 

Определяем  давление в кубе колонны:

      P_w = P_f + ∆Р_исч.,         (12) _[1]

где P_w – давление куба колонны, МПа;

      P_f – давление питания колонны, МПа;

      ∆Р_исч – перепад давлений в исчерпывающей части колонны, МПа.  

      P_w=0,0797+0,02=0,0997МПа. 

    По  изотерме жидкой фазы ∑х_Wi*κ_i=1. Определяем температуру куба колонны.

    Таблица 7- Определение температуры куба колонны

№	наименование	ХWi	t=100°С		t=130°С		t=128,8°С
			Кi	ХWi *Кi	Кi	ХWi *Кi	Кi	ХWi *Кi
1	Толуол	0,0181	2,4296	0,04397	2,2638	0,04097	2,3375	0,0423
2	Ксилол	0,9819	1,0186	1,0002	0,9404	0,92338	0,9749	0,9573
	итого	1,00	3,4482	1,0442	3,2042	0,96435	3,3124	0,9996

 
 

при 145 °С

толуол

при 145 °С

ксилол

 

при 142 °С

толуол

 
 
 

при 142 °С

ксилол

 

при 143,35 °С

толуол

при 143,35 °С

ксилол

 
 

                         
 
 
 
 
 
 

По итогам вычислений получили:

t_v=93,6°С

Р_v=0,0597МПа

t_F=128,8°С

Р_F=0,0797МПа

t_W=143,4°С

Р_W=0,0997МПа 
 

            2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФЛЕГМОВОГО ЧИСЛА И ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК 

      Минимальное флегмовое число определяется по уравнению: 

                   (13) _[4] 

где  минимальное флегмовое число;

       приведённая концентрация легколетучего  ключевого компонента в дистилляте, мол.доля;

      равновесная концентрация легколетучего  ключевого компонента в парах  питания, мол.доля;

      приведённая концентрация легколетучего  ключевого компонента в питании, мол.доля. 

                        (14) _[4] 

    где  равновесная концентрация легколетучего ключевого компонента в парах питания, мол.доля;

        коэффициент относительной  летучести компонентов;

      приведённая концентрация легколетучего  ключевого компонента в питании, мол. доля; 

     Константы Антуана:

     толуол

     А=6,95334

     В=1343,94

     С=219,38

     ксилол

     А=6,99891

     В=1474,68

     С=213,69

     Определяем  парциальные давления компонентов  при средней температуре верха t_укр.ч=111,2°С

                                                                                                     (15) _[4]

      °С

                                                                                             (6) _[2]

     Толуол 

     Ксилол   

     Определяем  парциальное давление компонентов  при средней температуре куба t_исч.=136,1°С

                                                                                                     (16) _[2]

      °С

     Толуол 

     Ксилол 

     Определяем  коэффициент относительной летучести

                                                             (17) _[1]

     

     Определяем  равновесную концентрацию легколетучего  компонента в питании:

     

     Определяем  минимальное флегмовое число:

     

     Определяем  действительное флегмовое число  задаваясь коэффициентом избытка  флегмы 1,3÷1,7

     R_Ԁ=1,5*R_мин+0,3                                                                                              (17) _[4]

     R_Ԁ=1,5*3,9342+0,3=5,4145

     Определяем  минимальное число теоритических  тарелок для укрепляющей части:

     N^укр _min=                                                                          (18) _[4]

     N^укр _min=

     Определим число теоретических тарелок для исчерпывающей части:

     N^исч _min=                                                                         (19) _[4]

     N^исч _min=  

     Определяем  общее минимальное число теоретических  тарелок в колонне:

     N^общ_min= N^укр _min+ N^исч _min                                                                                                    (20) _[3]

     N^общ_min=5,8+2,585=8,385шт 
 
 
 
 
 
 

     Оптимизация флегмового числа:

     Таблица 8- оптимизация флегмового числа 

β	Rопт	Х	У	N	N(Rопт+1)
1,1	4,32762	0,0738	0,58109	21,4034	114,0292
1,2	4,72104	0,1375	0,51716	18,4371	105,4794
1,3	5,11446	0,19303	0,46648	16,59072	101,4433
1,4	5,50788	0,2418	0,4258	15,3445	99,8602
1,5	5,9013	0,285	0,39212	14,4389	99,6472
1,6	6,2947	0,3236	0,36373	13,75	100,3021
1,7	6,6881	0,3582	0,33942	13,2072	101,5383

 
 

     R_отм=R_min*β                                                                                               (21) _[]

     R_отм=3,9342*1,1=4,32762 

     Х=                                                                                              (22) _[3]

     Х=

     У=1-exp                                                                 (23) _[3]

     У=1-exp

     N=                                                                                                (24) _[4]

     N=  
 
 
 
 
 

       
 
 

Из графика  видно что минимум функции  лежит в точке со значением  β=1,46,тогда 

      R_опт=1,46*3,90342=5,7439, а N_min=14,782 

     N_укр.ч=

     N_исч.ч=  
 
 
 
 
 
 
 
 

           
 

        2.4 ОПРЕДЕНИЕ ЧИСЛА ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ТАРЕЛОК 

    Укрепляющая часть.

    определим, вязкость смеси при температуре укрепляющей части (111,2°С)

    Вязкость  компонентов при t_укр.ч=112,2°С

    толуол 0,306 мПа*с

    ксилол 0,242мПа*с

    lgμ_см=∑Хi*lgμ_i                                                                                                                                  (25) _[2]

    lgμ_см=0,983*lg0,306+0,017*lg0,242=0,983*(-0,51428)+0,017*(-0,61618)=

    =-0,50554-0,01048=-0,51602 μ_см=0,305мПа*с

    Рассчитываем  коэффициент полезного действия по формуле О'коннела:

                                                                                           (26) _[4]

    

    Определяем  действительное число тарелок в  укрепляющей части:

    N_{действ.}=                                                                                                     (27) _[1]

    N_{действ.}=

    Исчерпывающая часть