курсовая. Расчетнографическая работа расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол толуол
 Скачать 0.78 Mb.
|
3.5. РАСЧЕТ РЕЖИМА ПОЛНОГО ОРОШЕНИЯРежим полного орошения – режим работы колонны, когда число теоретических тарелок в колонне N = N min и флегмовое число R → ∞. В случае, когда допущение о постоянстве флегмового числа достаточно оправданы, расчеты могут быть проведены с помощью аналитических методов, позволяющих получать конечный результат с любой заданной степенью точности. Для аналитического расчета минимального числа тарелок рассчитаем коэффициенты относительной летучести вверху и внизу колонны - B и H. Температура низа и верха колонны определяются по изобаре:    YD=0,97 Xw=0,037  Температура верха колонны t1 = 99,0 0С Температура низа колонны t2 = 128,8 0С   Средний коэффициент относительной летучести определим из уравнения:  (46) Для расчета минимального числа тарелок воспользуемся уравнением Фенске – Андервуда:  (47) Полученное число Nmin округляем в большую сторону и получаем, что число минимальных тарелок, соответствующих режиму полного орошения, равно 9. Подобное число мы получим графическим методом на x-y- диаграмме путем построения ступенчатой линии между кривой равновесия и рабочей линии, соответствующей режиму полного орошения, т.е. диагональю квадрата. 3.6. РАСЧЕТ ЧИСЛА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ТАРЕЛОК НА Х-Н И КОМБИНИРОВАННОЙ ДИАГРАММЕ3.6.1. Расчет числа теоретических тарелок на х-у диаграммеПолная колонна состоит из укрепляющей части, отгонной части и зоны питания. Укрепляющая колонна характеризуется флегмовым числом. Флегмовое число – отношение расхода жидкости по высоте колонны к дистилляту.  (48)Найдем минимальное флегмовое число, для чего на x-y-диаграмме отложим прямую, соединяющую точку D (откладывается на рабочей линии при  ) и сырьевую точку F (  ). Отрезок, отсекаемый на оси Y, будет численно равен  (49)Находим по диаграмме:  Откуда находим:  Рабочее флегмовое число равно произведению минимального флегмового числа на коэффициент избытка теплоотвода n'=1,25  (50) Тогда  – отрезок, отсекаемый прямой DF по оси Y в режиме рабочего орошения.Отгонная колонна характеризуется паровым числом. Паровое число – отношение количества пара колонны к остатку.  (51)Найдем минимальное паровое число, для чего на x-y-диаграмме отложим прямую, соединяющую точку W ( откладывается на рабочей линии при  ) и сырьевую точку F.Отрезок, отсекаемый на оси X, будет численно равен  (52)Находим по диаграмме:  Откуда находим:  Рабочее паровое число равно произведению минимального парового числа на коэффициент избытка теплоотвода n'=1,25  (53) Тогда  0,73 – отрезок, отсекаемый прямой WF по оси x` в режиме рабочего орошения.Отложим на диаграмме и  и соединим эти точки соответственно с точками D и W. Результатом пересечения этих двухц прямых будет точка F'. Соединяем точки F'’ и D и получим рабочую линию - оперативную линию для укрепляющей части колонны; соединяем точки F’ ' и W и получим еще одну рабочую линию - оперативную линию для отгонной части колонны. Опускаем из точки F прямые, параллельные осям, на полученные оперативные линии и получим соответствующие точки a и b. Соединяя вогнутой линией эти точки, получим оперативную линию зоны питания колонны. Таким образом, имеем ломаную линию WbaD – рабочую линию полной колонны. Между этой кривой и прямой равновесия строим ступенчатую линию и получаем рабочее число теоретических тарелок в режиме полного орошения по x-yдиаграмме в случае допущения, что флегмовое и паровое числа постоянны R=const, П=const. По диаграмме число теоретических тарелок N = 16.3.6.2. Расчет числа теоретических тарелок на комбинированной диаграммеРасчет числа тарелок на комбинированной диаграмме начнем с верха колонны. Расчет проводится путем последовательного определения составов пара и жидкости, стекающей с очередной тарелки. Для этого точку D с энтальпийной диаграммы перенесем на изобару (на линию пара). Так как D и g1 – это равновесные потоки, то расход жидкости g1 можем найти на линии жидкости, проведя изотерму. Затем точку g1 переносим на энтальпийную диаграмму. Так как G2 и g1 – встречные потоки, то состав паровой фазы найдем с помощью рабочей линии, получаемой соединением точки D и точки g1 на кривой - энтальпии жидкости. Точка G2 получится на кривой – энтальпии пара, в точке пересечения ее с рабочей линией.  Рисунок – Схема потоков концентрационной части колонны Затем точку G2 переносим на изобару и так далее до зоны питания, т.е. пока очередная рабочая линия не пересечет ноду сырья. Зона питания выглядит следующим образом:  Рисунок – Схема зоны питания колонны Как только очередная рабочая линия, проведённая из полюса Pраб(D) достигнет ноду сырья, переходим к расчёту нижней части колонны. Для этого точку W с энтальпийной диаграммы перенесем на изобару (на линию жидкости). Так как W и Gn – это равновесные потоки, то расход пара Gn можем найти на линии пара, проведя изотерму. Затем точку Gn переносим на энтальпийную диаграмму. Так как Gn+1 и gn – встречные потоки, то состав жидкой фазы найдем с помощью рабочей линии, получаемой соединением точки W и точки Gn+1 на кривой - энтальпии пара. Точка gn получится на кривой – энтальпии жидкости, в точке пересечения ее с рабочей линией. Затем точку gn переносим на изобару и так далее до зоны питания, т.е. пока очередная рабочая линия не пересечет ноду сырья. Количество нод на тепловой диаграмме равно 17, таким образом, и теоретических тарелок тоже N = 17. Это число тарелок не совпадает с числом тарелок по x-y-диаграмме. Построение профиль концентраций по высоте колонны по нодам на изобаре. Определим концентрации низкокипящего компонента в жидкой и паровой фазах на каждой тарелке. Результаты представим в таблице 5. Таблица 5 - Распределение составов равновесных фаз для каждой из теоретических тарелок по изобарным кривым
   |