Массообменные процессы. Никалаев Г.И - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

обратного перемешивания жидкости и значительной
неравномерностью скорости паров по сечению аппарата. Ведение
процесса в режиме подвисания затруднено вследствие узкого
интервала изменения скоростей пара, в котором этот режим
существует. Поэтому выберем пленочный режим работы
колонны.
Для определения скоростей потоков необходимо
определить нагрузки по пару и жидкости.
2.1.1. Материальный баланс колонны и рабочее
флегмовое число
Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому
остатку W определим из уравнений материального баланса
колонны:
F = P + W, Fx
F
= Px
P
+ Wx
W
. (2.1)
Отсюда находим:
27,3
017,098,0
)35,098,0(5
)(
=
−
−⋅
=
−
−
⋅
=
WP
FP
xx
xxF
W
кг/с
P = F – W = 5 – 3,27 = 1,73 кг/с.
Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости
определяются рабочим флегмовым числом R; его оптимальное
значение R
опт
можно найти путем технико-экономического
расчета. Ввиду отсутствия надежной методики оценки R
опт
используют приближенные вычисления, основанные на
определении коэффициента избытка флегмы (орошения) β =
R/R
min
. Здесь R
mjn
– минимальное флегмовое число:
R
mjn
= (x
P
– y
*
F
)/( y
*
F
– x
F
) (2.2)
где x
F
и x
P
— мольные доли легколетучего компонента
соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль
смеси; y
*
F
— концентрация легколетучего компонента в паре,
находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.
Обычно коэффициент избытка флегмы, при котором
достигается оптимальное флегмовое число, не превышает 1,3 [2].
Один из возможных приближенных методов расчета R
заключается в нахождении такого флегмового числа, которому
соответствует минимальное произведение N(R + 1), пропор-
циональное объему ректификационной колонны (N – число
ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок,
определяющее высоту колонны, a R + 1 – расход паров и,
следовательно, сечение колонны) [3].
Определим R по этой рекомендации. Пересчитаем составы
фаз из массовых долей в мольные по соотношению
,
/)1(/
/
тFбF
бF
F
MxMx
Mx
x
−+
=
(2.3)
где М
б
и M
т
— молекулярные массы соответственно бензола и
толуола, кг/кмоль. Получим:
388,0
92/)35,01(78/35,0
78/35,0
=
−+
=
F
x
кмоль/кмоль смеси.
Аналогично найдем: x
P
= 0,983, x
W
= 0,02 кмоль/кмоль смеси.
Тогда минимальное флегмовое число равно:
R
min
= (0,983 – 0,61)/(0,61 – 0,388) = 1,68.
Задавшись различными значениями коэффициентов избытка
флегмы β, определим соответствующие флегмовые числа.
Графическим построением ступеней изменения концентраций
между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара
у — состав жидкости х (рис. 2.2, а) находим N [1]. Равновесные
данные для различных систем приведены в справочнике [4].
48 49
обратного    перемешивания      жидкости  и    значительной             находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.
неравномерностью скорости паров по сечению аппарата. Ведение                 Обычно коэффициент избытка флегмы, при котором
процесса в режиме подвисания затруднено вследствие узкого               достигается оптимальное флегмовое число, не превышает 1,3 [2].
интервала изменения скоростей пара, в котором этот режим                Один из возможных приближенных методов расчета R
существует. Поэтому выберем пленочный режим работы                      заключается в нахождении такого флегмового числа, которому
колонны.                                                                соответствует минимальное произведение N(R + 1), пропор-
     Для определения скоростей потоков необходимо
                                                                        циональное объему ректификационной колонны (N – число
определить нагрузки по пару и жидкости.
                                                                        ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок,
       2.1.1. Материальный баланс колонны и рабочее                     определяющее высоту колонны, a R + 1 – расход паров и,
                                                                        следовательно, сечение колонны) [3].
                      флегмовое число                                        Определим R по этой рекомендации. Пересчитаем составы
     Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому              фаз из массовых долей в мольные по соотношению
остатку W определим из уравнений материального баланса
колонны:                                                                                                    xF / M б
                                                                                            xF =                                ,        (2.3)
               F = P + W,    FxF = PxP + WxW .        (2.1)                                        x F / M б + (1 − x F ) / M т
Отсюда находим:                                                         где Мб и Mт — молекулярные массы соответственно бензола и
              F ⋅ ( x P − x F ) 5 ⋅ (0,98 − 0,35)                       толуола, кг/кмоль. Получим:
         W=                    =                  = 3,27 кг/с
                x P − xW          0,98 − 0,017                                                 0,35 / 78
                                                                               xF =                               = 0,388 кмоль/кмоль смеси.
                P = F – W = 5 – 3,27 = 1,73 кг/с.                                     0,35 / 78 + (1 − 0,35) / 92
      Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости                   Аналогично найдем: xP = 0,983, xW = 0,02 кмоль/кмоль смеси.
определяются рабочим флегмовым числом R; его оптимальное                Тогда минимальное флегмовое число равно:
значение Rопт можно найти путем технико-экономического
                                                                                      Rmin = (0,983 – 0,61)/(0,61 – 0,388) = 1,68.
расчета. Ввиду отсутствия надежной методики оценки Rопт
используют приближенные вычисления, основанные на                            Задавшись различными значениями коэффициентов избытка
определении коэффициента избытка флегмы (орошения) β =                  флегмы β, определим соответствующие флегмовые числа.
R/Rmin. Здесь Rmjn – минимальное флегмовое число:                       Графическим построением ступеней изменения концентраций
                      Rmjn = (xP – y*F)/( y*F – xF)             (2.2)   между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара
                                                                        у — состав жидкости х (рис. 2.2, а) находим N [1]. Равновесные
где xF и xP — мольные доли легколетучего компонента
                                                                        данные для различных систем приведены в справочнике [4].
соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль
смеси; y*F— концентрация легколетучего компонента в паре,
                               48                                                                             49

Страницы