Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Определение минимального флегмового числа





Введение

 

Ректификация – массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов, осуществляемый путем противоточного многократного взаимодействия паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, образующейся при конденсации этих паров.

Разделение жидкой смеси основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь делится на две части: дистиллят – смесь, обогащенную низкокипящим компонентом (НК), и кубовый остаток – смесь, обогащенную высококипящим компонентом (ВК).

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке, основным аппаратом которой является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам стекает жидкость, подаваемая в виде флегмы в верхнюю часть аппарата.

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенное давление применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Атмосферное давление принимают при разделении смесей, имеющих температуру кипения от 30 до 150ْ С.

Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность контакта фаз, от количества подаваемой на орошение флегмы и устройства ректификационной колонны.

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).




Расчет ректификационной колонны

Материальный баланс процесса

 

Составляем материальный баланс для определения количеств и состава веществ, участвующих в процессах ректификации.

Материальный баланс колонны, обогреваемой паром:

 

 ,                                                   (1.1)

 

где GF—производительность установки по исходной смеси, GД –производительность установки по дистилляту, GW— производительность установки по кубовому остатку.

Материальный баланс для НК:

 

,                                            (1.2)

 

где хF, xД, хW— массовая доля легколетучего компонента в исходной смеси, дистилляте, кубовом остатке соответственно. Преобразуем выражение (1.2)

 

,

3,06·28=(3,06-GW)86+ GW ·0,5,

3,06·28=3,06·86- GW ·86+ GW ·0,5,

85,68=263,16- GW ·85,5,

,

GW =2,08 кг/с.

 

Из уравнения (1.1) определяем расход дистиллята, кг/с.

 

GД=GF-- GW,

GД =3,06-2,08=0,98 кг/с.

 

Для дальнейших расчётов выразим концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных долях.

Исходная смесь:

 

.                                            (1.3)

 

Дистиллят:

 

 .                                           (1.4)

 

Кубовый остаток:

 

,                                            (1.5)

 

где Мв ,М э— молярная масса воды и этилового спирта соответственно. Мв =18, М э=46.

 

,

,

.

 

Определение минимального флегмового числа

 

Для определения минимального флегмового числа строим кривую равновесия, предварительно выполнив расчет равновесного состава жидкости и пара смеси этанол—вода.

 

Таблица 1— Равновесный состав жидкости и пара смеси этиловый спирт—вода

t, ْC х, мол у, мол
t=100 0 0
t=90,5 0,05 0,332
t=86,5 0,1 0,442
t=83,2 0,2 0,531
t=81,7 0,3 0,576
t=80,8 0,4 0,614
t=80 0,5 0,654
t=79,4 0,6 0,699
t=79 0,7 0,753
t=78,6 0,8 0,818
t=78,4 0,9 0,898
t=78,4 1,0 1,0

 

Проводим прямую CВ, для этого на диагонали наносим точку С с абсциссой хД=0,71, а на кривой равновесия точку В с абсциссой хF=0,132 (см. прил.) Измерив отрезок вмах, отсекаемый прямой СВ на оси ординат находим Rmin по формуле:

 

,                                      (1.6)

 

откуда выражаем значение минимального флегмового числа:

 

,

.

 

В уравнение рабочих линий входит рабочее флегмовое число R, определяемое как

 

,                                (1.7)

 





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2020 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.