166541 (625044), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рис. 3.21. Диаграмма равновесия между паром и жидкостью в системе бензол–толуол.

По диаграмме y*–x находим y*_F при x_F=0.44: y*_F=0.66.

По формуле (2.20) определим минимальное флегмовое число:

Далее, задав различные значения коэффициента избытка флегмы Z, определим флегмовые числа. Затем рассчитаем b (длина отрезка, отсекаемого на оси ординат верхней рабочей линией). Графическим построением определим число ступеней изменения концентраций для каждого флегмового числа (см. приложение 1).

Расчеты и результаты графических построений приведены в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Данные для расчета рабочего флегмового числа

Минимальное значение N(R+1) соответствует числу ступеней изменения концентраций, равному 14, и рабочему флегмовому числу R=2.12. Данный вывод графически интерпретирует рис. 3.22.

Рис. 3.22. Диаграмма равновесия между паром и жидкостью в системе бензол–толуол при флегмовом числе R=2.12

Расчет рабочего флегмового числа возможен также с применением эмпирической зависимости (2.21):

3.2. Число теоретических тарелок

Рассчитаем уравнение рабочей линии верхней части колонны по формуле (2.22) при X_D=0.97; R=2.12:

y=

Интерполяцией определим составы жидкости и пара, покидающих тарелки верхней (укрепляющей) части колонны. Для расчета используем данные табл. 3.1.

x₀=y₁=X_D=0.970

1. y₂=0.947

1. y₃=0.913

1. y₄=0.863

1. y₅=0.797

1. y₆=0.729

1. y₇=0.667

С 7-ой ступени стекает жидкость, близкая по составу к исходной смеси (Х_F=0.44). Примем 7-ую ступень за ступень питания.

Далее для определения составов жидкости и пара будем пользоваться уравнением рабочей линии для нижней (исчерпывающей) части колонны.

Уравнение рабочей линии нижней части колонны определим по формуле (2.23) при Х_W=0.03; R=2.12; F=10 т/час; D=3.94 т/час:

y=

1. y₈=0.618

1. y₉=0.585

1. y₁₀=0.538

1. y₁₁=0.475

5) y₁₂=0.392

6) y₁₃=0.305

7) y₁₄=0.214

8) y₁₅=0.137

9) y₁₆=0.079

Итак, с 16-ой ступени стекает жидкость, содержание бензола в которой близко к содержанию его в кубовом остатке (Х_W=0.03). Следовательно, при подаче исходной смеси на 7-ую ступень для осуществления процесса необходим аппарат, эквивалентный 16 теоретическим ступеням.

На практике данный алгоритм часто выполняют графически, строя ступенчатую линию между кривой равновесия и рабочей линией (см. приложение 1).

3.3. Средние массовые расходы пара и жидкости в верхней и нижней частях колонны

Рассчитаем средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны, используя формулы (2.34, 2.35):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Рассчитаем средний мольный состав пара в верхней и нижней частях колонны.

1 способ с использованием формул (2.36, 2.37):

а) в верхней части колонны при y_D=x_D=0.97; y*_F=0.66:

б) в нижней части колонны при y_W=x_W=0.03; y*_F=0.66:

2 способ с использованием уравнений рабочих линий (2.22, 2.23):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Определим средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.38, 2.39):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Определим средние мольные массы пара в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.40, 2.41):

а) в верхней части колонны при Y_ср.В.=0.790 кмоль/кмоль смеси:

б) в нижней части колонны при Y_ср.Н.=0.336 кмоль/кмоль смеси:

Определим мольные массы исходной смеси и дистиллята по формулам (2.48, 2.49):

Рассчитаем средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны по формулам (2.50, 2.51):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Рассчитаем средние массовые расходы пара для верхней и нижней частей колонны по формулам (2.52, 2.53):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

3.4. Скорость пара и диаметр колонны

Средние температуры пара определим по диаграмме t–x,y (см. рис. 3.20):

1 способ:

при y_ср.В=0.790→t_ср.В.=89⁰С

при y_ср.Н=0.336→t_ср.Н.=103⁰С

Определим среднюю температуру в колонне при t_ср.В.=89⁰С, t_ср.Н.=103⁰С:

2 способ:

при x_D=0.97→t_D=83⁰С

при x_W=0.03→t_W=109⁰С

при x_F=0.44→t_F=90⁰С

Далее рассчитаем средние температуры в верхней и нижней частях колонны:

Определим среднюю температуру в колонне при t_D=83⁰С; t_W=109⁰С; t_F=90⁰С

Средние плотности пара находим по формулам (2.42, 2.43):

а) в верхней части колонны при t_ср.В.=89⁰С:

б) в нижней части колонны при t_ср.Н.=103⁰С:

Среднюю плотность пара в колонне определим по уравнению (2.44):

Рассчитаем среднюю плотность жидкости (смеси) в колонне:

1 способ

Сначала определим плотность жидкого бензола при t_D=83⁰С и жидкого толуола при t_W=109⁰С интерполяцией с использованием справочной информации по плотности веществ [11]:

• Плотность жидкого бензола при t_D=83⁰С:

При t=80⁰С→ρ_Б=815 кг/м³; при t=100⁰С→ρ_Б=793 кг/м³

• Плотность жидкого толуола при t_W=109⁰С:

При t=100⁰С→ρ_T=788 кг/м³; при t=120⁰С→ρ_T=766 кг/м³

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости (смеси) в колонне по формуле (2.45):

2 способ

Сначала определим плотность жидкого бензола и толуола при t_{ср в}=89⁰С и при t_{ср н}=103⁰С интерполяцией с использованием справочной информации по плотности веществ [11]:

• Плотность жидкого бензола при t_{ср в}=89⁰С:

При t=80⁰С→ρ_Б=815 кг/м³; при t=100⁰С→ρ_Б=793 кг/м³

• Плотность жидкого толуола при t_{ср в}=89⁰С:

При t=80⁰С→ρ_Т=808 кг/м³; при t=100⁰С→ρ_Т=788 кг/м³

• Плотность жидкого бензола при t_{ср н}=103⁰С:

При t=100⁰С→ρ_б=793 кг/м³; при t=120⁰С→ρ_б=769 кг/м³

• Плотность жидкого толуола при t_{ср н}=103⁰С:

При t=100⁰С→ρ_T=788 кг/м³; при t=120⁰С→ρ_T=766 кг/м³

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости в верхней и нижней частях колонны по формуле (2.46, 2.47):

а) в верхней части колонны при t_ср.В.=89⁰С:

б) в нижней части колонны при t_{ср н}=103⁰С:

Затем рассчитаем среднюю плотность жидкости в колонне:

Определим скорость пара в верхней и нижней частях колонны по формулам (2.54, 2.55), принимая расстояние между тарелками h=300 мм. Для ситчатых тарелок находим по графику С–h коэффициент С=0.032 (см. рис. 2.19):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Диаметр колонны определим по уравнениям (2.56, 2.57):

а) в верхней части колонны (G_В=3.53 кг/с; ω_B=0.55 м/с; ρ_y,B=2.73 кг/м³):

б) в нижней части колонны (G_Н=3.80 кг/с; ω_Н=0.54 м/с; ρ_y,Н=2.83 кг/м³):

Рассчитаем скорость пара в колонне при стандартном диаметре D=1800 мм по формулам (2.58, 2.59):

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Рассчитаем среднюю скорость пара по формуле (2.60):

3.5. Высота колонны

По диаграмме t–x,y (см. рис. 3.20) определим составы фаз при средних температурах верхней и нижней частей колонны:

при t_ср.В.=89⁰С→x_В=0.480; y_В=0.790

при t_ср.Н.=103⁰С→x_Н=0.140; y_Н=0.336

Определим вязкости бензола и толуола при средних температурах верхней и нижней частей колонны интерполяцией с использованием справочной информации по вязкости веществ [8]:

• Вязкость бензола при t_ср.В.=89⁰С:

µ⁸⁰_Б=0.316 мПа·с; µ¹⁰⁰_Б=0.261 мПа·с

• Вязкость бензола при t_ср.Н.=103⁰С:

µ¹⁰⁰_Б=0.261 мПа·с; µ¹²⁰_Б=0.219 мПа·с

• Вязкость толуола при t_ср.В.=89⁰С:

µ⁸⁰_Т=0.319 мПа·с; µ¹⁰⁰_Т=0.271 мПа·с

• Вязкость толуола при t_ср.Н.=103⁰С:

µ¹⁰⁰_Т=0.271 мПа·с; µ¹²⁰_Т=0.231 мПа·с

Рассчитаем среднемолярные вязкости жидкости (смеси) в колонне по формулам (2.27, 2.28):

а) в верхней части колонны при t_ср.В.=89⁰С:

б) в нижней части колонны при t_ср.Н.=103⁰С:

Характеристики

Список файлов курсовой работы