Материальный баланс колонны и определение рабочего флегмового числа

Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остаткуW определяем из уравнений материального баланса колонны:

F=Р+W [1. Ф-9.4, стр. 249]

где F – производительность по исходной смеси;

P - производительность по дистеляту;

W – производительность по кубовому остатку

F*0,25=P*0,91+W*0,032

где 0,25 содержание легколетучего компонента в исходной смеси;

0,91 содержание легколетучего компонента в дистиллляте;

0,032 содержание легколетучего компонента в кубовом остатке:

Отсюда находим W – производительность по кубовому остатку

Находим P - производительность по дистеляту

Р = 5,5 - 4,12 = 1.38 кг/с

Концентрации исходной смеси определяем по формуле

[1. Ф-9.1, стр. 249]

где Xf - содержание легколетучего компонента в исходной смеси;

Мf – мольные массы компонентов

Аналогично находим концентрацию дистиллята

Аналогично находим концентрацию кубового остатка

На основании справочных данных о температурах кипения, равновесных составах жидкости и пара для рассматриваемой бинарной смеси строим кривую температур кипения смесей (рис 1) и кривую равновесия в координатах x – y (рис 2).

Минимальное флегмовое число Rmin по формуле [1. Ф-9.19 стр. 251]

где Хр - содержание легколетучего компонента в дистеляте

Xf - содержание легколетучего компонента в исходной смеси

– отрезок соответствующий Хf по рис.2

Рабочее флегмовое число R по формуле [1. Ф-9.17 стр. 251]

где - минимальное флегмовое число

Находим отрезок отсекаемый рабочей линией на оси ординат по формуле [1. Ф-9.16 стр. 250]

где Хр - содержание легколетучего компонента в дистеляте

R – рабочее значение флегмового числа

Температуры кипения в соответствующих точках пересечения имеют следующие значения: температура дистиллята tp=67; температура в исходной смеси tf=84; температура в кубовом остатке tw=99 ( рис 1).

Теплоемкости исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, представляющих смесь метилового спирта и воды, определяется по формуле: [2 Ф-2.22 стр. 21]

где См – теплоемкость метилового стирта [2 Т-11стр. 521]

4190 – теплоемкость воды

Х - содержание легколетучего компонента

Находим теплоемкость дистелята

Дж/(кг*К)

Находим теплоемкость исходной смеси

Дж/(кг*К)

Находим теплоемкость кубового остатка

Дж/(кг*К)

Теплота парообразования флегмы при t=66 °C

где – теплота парообразования метилового спирта [2 Т-65 стр.541]

Xмc - массовая доля дистиллята

– теплота парообразования водяного пара [2 Т-65 стр. 541]

кДж/кг

Дж/кг

где - теплота парообразования флегмы

tф – температура при парообразования флегмы

Ср – теплоемкость дистелята

Потери теплоты принимаем равным 15% от ее расхода в кубе.

Расход теплоты в кубе колонны с учетом тепловых потерь по формуле [1. Ф-9.55 стр. 261]

где W - производительность по кубовому остатку

Cw - теплоемкость кубового остатка

tw – температура кубового остатка

Сf - теплоемкость исходной смеси

tf – температура исходной смеси

P - производительность по дистеляту

R – рабочее значение флегмового числа

- теплота парообразования флегмы

I – энтальпия пара