РГР. Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии

• Название: Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии
• Дата: 11.04.2023
• Размер: 0.6 Mb.
• Имя файла: RGR.docx
• Тип: Реферат; #1053867
• страница: 7 из 9

2.8 Расчет профиля концентраций и нагрузок по высоте колонны

2.8.1 Расчет профиля концентраций и температуры по высоте колонны

Определим профиль концентраций и температуры по высоте колонны по нодам на изобаре. Определим концентрации и температуры низкокипящего компонента в жидкой и паровой фазах на каждой тарелке. Результаты представим в таблице 7

Таблица 7 – Распределение температур и составов равновесных фаз для каждой из теоретических тарелок по изобарным кривым

Номер тарелки	Температура,°C	x'		y'
1	94,8	0,953		0,98
2	95,7	0,916		0,96
3	97	0,86		0,933
4	99,1	0,77		0,89
5	101,8	0,693		0,82
6	104,8	0,556		0,746
7	107,6	0,463		0,67
8	110	0.38		0,6
9	110,8	0,36		0,57
10	114,7	0,256		0,436
11	116,7	0,230		0,363
12	118,8	0,15		0,283
13	120,7	0,13		0,210
14	122,1	0,07		0,14
15	123,1	0,046		0,093
16	123,8		0,03	0,06
17	124,3		0,016	0,04
18	124,6		0,01	0,023

По данным таблицы 7 построим профиль концентраций и температур по высоте колонны (рис.14,15,16).
Рисунок 14 – Изменения значения температур по теоретическим тарелкам

Рисунок 15– Изменение профиля концентраций жидкой фазы (xʹ) по теоретическим тарелкам

Рисунок 16 – Изменение профиля концентраций паровой фазы (yʹ) по теоретическим тарелкам

2.8.2 Расчет флегмового и парового числа колонны

Расчет начинаем с укрепляющей части колонны сверху вниз, до зоны питания (рисунок 17).



Рисунок 17 – Укрепляющая часть колонны

Для первой тарелки расход пара в мольных единицах найдем по правилу рычага из энтальпийной диаграммы:



Для первой – седьмой тарелки:

, (65)

кмоль/ч (66)

, кмоль/ч (67)

где

R – флегмовое число для n тарелки;

,   - отрезки на энтальпийной диаграмме, мм.

Таким образом, для первой тарелки:

138,

кмоль/ч,

кмоль/ч.

Для второй тарелки:

,

кмоль/ч,

кмоль/ч.

Для третьей тарелки:

,103

кмоль/ч,

кмоль/ч.

Для четвертой тарелки:

3

кмоль/ч,

кмоль/ч.

Для пятой тарелки:







Для шестой тарелки:







Для седьмой тарелки:







Для восьмой тарелки:







Далее расчет продолжается для отгонной части колонны, снизу вверх до зоны питания.



Рисунок 18 – Отгонная часть колонны



Для восемьнадцатой –девятой тарелки:

, (68)

где    – паровое число на n тарелке

,   – отрезки на энтальпийной диаграмме, мм.

, кмоль/ч, (69)

, кмоль/ч. (70)

Таким образом, для восемнадцатой тарелки:



кмоль/ч

кмоль/ч

Для семнадцатой тарелки:



534,667кмоль/ч

кмоль/ч

Для шестнадцатой тарелки:



кмоль/ч

кмоль/ч

Для пятнадцатой тарелки:



кмоль/ч,

кмоль/ч

Для четырнадцатой тарелки:



* =530,805 кмоль/ч

кмоль/ч

Для тринадцатой тарелки:



2,5* =543,993 кмоль/ч

кмоль/ч

Для двенадцатой тарелки:



* =552,627 кмоль/ч

кмоль/ч.

Для одиннадцатой тарелки:



* =556,081 кмоль/ч

кмоль/ч

Для десятой тарелки:



* =556,081 кмоль/ч

кмоль/ч

Для девятой тарелки:



* =559,442 кмоль/ч

кмоль/ч

Таблица 8 – Мольный расход пара и жидкости по высоте колонны

№ тарелки	D’/W’	R/П	g, кмоль/ч	G, кмоль/ч
1	D’=	3,138	641,839	204,542
2	D’=	3,121	638,312	846,381
3	D’=	3,103	634,786	842,854
4	D’=	3	613,626	839,328
5	D’=	2,952	603,729	808,168
6	D’=	2,833	579,467	798,271
7	D’=	2,786	569,796	774,009
8	D’=	2,756	562,942	764,338
9	W’=	2,571	773,678	559,442
10	W’=	2,556	773,678	556,081
11	W’=	2,556	770,224	556,081
12	W’=	2,539	761,59	552,627
13	W’=	2,5	748,402	543,993
14	W’=	2,439	739,19	530,805
15	W’=	2,397	744,245	521,593
16	W’=	2,420	752,264	526,648
17	W’=	2,457	754,524	534,667
18	W’=	2,468	217,597	536,927

Далее рассчитаем расход пара и жидкости по высоте колонны в массовых долях. Для чего сначала найдем среднюю молекулярную массу жидкости и паров на каждой тарелке, а затем получившиеся значения умножим на соответствующие мольные расходы пара и жидкости. Результаты расчетов приведены в таблице 9.

Для пересчета мольных единиц в массовые рассчитаем среднюю молекулярную массу для жидкости и паров на каждой тарелке:

(71)

(72)

По нодам на изобаре определим координаты   и  для каждой тарелки и рассчитаем для каждой тарелки  и  .

М_срЖ1=78*0,953+92*(1-0,953)=78,66 кг/моль

М_срЖ2=78*0,916 +92*(1-0,916)=79,18 кг/моль

М_срЖ3=78*0,86 +92*(1-0,86)= 79,96кг/моль

М_срЖ4=78*0,77 +92*(1-0,77)= 81,22 кг/моль

М_срЖ5=78*0,693 +92*(1-0,693)=82,3 кг/моль

М_срЖ6=78*0,556 +92*(1-0,556)= 84,22кг/моль

М_срЖ7=78*0,463 +92*(1-0,463)= 85,52 кг/моль

М_срЖ8=78*0,38 +92*(1-0,38)= 86,68кг/моль

М_срЖ9=78*0,36 +92*(1-0,36)= 86,96 кг/моль

М_срЖ10=78*0,256 +92*(1-0,256)= 88,42кг/моль

М_срЖ11=78*0,230 +92*(1-0,230)= 88,78кг/моль

М_срЖ12=78*0,15 +92*(1-0,15)= 89,9 кг/моль

М_срЖ13=78*0,13 +92*(1-0,13)= 90,18кг/моль

М_срЖ14=78*0,07 +92*(1-0,07)= 91,02 кг/моль

М_срЖ15=78*0,046 +92*(1-0,046)= 91,36кг/моль

М_срЖ16=78*0,03 +92*(1-0,03)= 91,58 кг/моль

М_срЖ17=78*0,016 +92*(1-0,016)= 91,78кг/моль

М_срЖ18=78*0,01+92*(1-0,01)= 91,86 кг/моль
М_срП1=78*0,98+92*(1-0,98)=78,28 кг/моль

М_срП2=78*0,96+92*(1-0,96)=78,56 кг/моль

М_срП3=78*0,933 +92*(1-0,933)= 78,94кг/моль

М_срП4=78*0,89 +92*(1-0,89)= 79,54кг/моль

М_срП5=78*0,82 +92*(1-0,82)= 80,52кг/моль

М_срП6=78*0,746 +92*(1-0,746)= 81,56кг/моль

М_срП7=78*0,67+92*(1-0,67)= 82,62кг/моль

М_срП8=78*0,6 +92*(1-0,6)= 83,6кг/моль

М_срП9=78*0,57+92*(1-0,57)= 84,02 кг/моль

М_срП10=78*0,436+92*(1-0,436)=85,9 кг/моль

М_срП11=78*0,363 +92*(1-0,363)= 86,92кг/моль

М_срП12=78*0,283+92*(1-0,283)= 88,04кг/моль

М_срП13=78*0,21+92*(1-0,21)= 89,06кг/моль

М_срП14=78*0,14 +92*(1-0,14)= 90,04кг/моль

М_срП15=78*0,093+92*(1-0,093)=90,7кг/моль

М_срП16=78*0,06+92*(1-0,06)=91,16кг/моль

М_срП17=78*0,04+92*(1-0,04)= 91,44кг/моль

М_срП18=78*0,023 +92*(1-0,023)= 91,68кг/моль

Таблица 9 – Массовый расход пара и жидкости по высоте колонны

№	x'	y'			g, кмоль/ч	G, кмоль/ч	g, кг/ч	G, кг/ч
1	0,953	0,98	78,66	78,28	641,839	204,542	50487,06	16011,55
2	0,916	0,96	79,18	78,56	638,312	846,381	50541,54	66491,69
3	0,86	0,933	79,96	78,94	634,786	842,854	50757,49	66534,89
4	0,77	0,89	81,22	79,54	613,626	839,328	49838,7	66760,15
5	0,693	0,82	82,3	80,52	603,729	808,168	49686,9	65073,69
6	0,556	0,746	84,22	81,56	579,467	798,271	48802,71	65106,98
7	0,463	0,67	85,52	82,62	569,796	774,009	48728,8	63948,62
8	0.38	0,6	86,68	83,6	562,942	764,338	48795,81	63898,66
9	0,36	0,57	86,96	84,02	773,678	559,442	67279,04	47004,32
10	0,256	0,436	88,42	85,9	773,678	556,081	68408,61	47767,36
11	0,230	0,363	88,78	86,92	770,224	556,081	68380,49	48334,56
12	0,15	0,283	89,9	88,04	761,59	552,627	68466,94	48653,28
13	0,13	0,210	90,18	89,06	748,402	543,993	67490,89	48448,02
14	0,07	0,14	91,02	90,04	739,19	530,805	67281,07	47793,68
15	0,046	0,093	91,36	90,7	744,245	521,593	67994,22	47308,46
16	0,03	0,06	91,58	91,16	752,264	526,648	68892,34	48009,23
17	0,016	0,04	91,78	91,44	754,524	534,667	69250,21	48889,95
18	0,01	0,023	91,86	91,68	217,597	536,927	19988,46	49225,48

По таблице 9 построим график паровых и жидкостных нагрузок по высоте колонны (Рис.23).
Рисунок 19– График массовых нагрузок по высоте колонны

Рисунок 20– График мольных нагрузок по высоте колонны