Материальный баланс ректификационной колонны

Занятие № 17. Перегонные и ректификационные установки

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине "Тепло-массообменное оборудование предприятий"

(к учебному плану 200__г)

Разработал: к.т.н., доцент Костылева Е.Е.

Обсуждена на заседании кафедры

протокол № _____

от "_____" ___________2008 г.

Казань - 2008 г.

Занятие № 17. Перегонные и ректификационные установки

Учебные цели:

1. Ознакомиться с материальным и тепловым балансом ректификационной колонны

Вид занятия: лекция

Время проведения: 2 часа

Место проведения: ауд. ________

Литература:

1. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - 3-е издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 550 с.

Учебно-материальное обеспечение:

Плакаты, иллюстрирующие учебный материал.

Структура лекции и расчет времени:

№ п/п	Структура занятия	Время, мин.
1.   2.   3.	Повторение пройденного материала на лекции №16   Учебные вопросы: 1. Материальный баланс ректификационной колонны. 2. Тепловой баланс ректификационной колонны.   Заключение

Производительность колонны по дистилляту P и кубовому остатку W определяются из уравнений материального балансы колонны:

F = P + W;

_F = P _P + W _W; (1)

Отсюда находим:

P = F – W;

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 определение коэффициента избытка флегмы (орошения) β = R/R _min. Здесь R _min – минимальное флегмовое число:

R _min = ()/ (– ); (2)

где – мольные доли легколетучего компонента соответственно в

исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси;

– 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. Один из возможных приближенных методов расчета R заключается в нахождении такого

флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N(R +1) пропорциональное объему ректификационной колонны (N – число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а R +1 – расход паров и следовательно, сечение колонны).

Определим R по этой рекомендации. Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению:

; (3)

где – молекулярные массы соответственно бензола и толуола, кг/моль.

Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы β,

определим соответствующие флегмовые числа.

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:

L _в= PRM _в /М_P; (4)

L _н = PRM _н / М_P+ FM _н /М_F; (5)

где М_P и М_F – мольные массы дистиллята в исходной смеси;

M _в и M _н – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

M _в = _{ср в} + (1–_{ср в});

M _н = _{ср н} + (1–_{ср н}); (6)

где _{ср в} и _{ср н} – средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

_{ср в} = ()/2;

_{ср н} = (+)/2.

Мольная масса исходной смеси:

М _F = + (1 – );

Средние массовые потоки пара в верхней G _в и нижней G _н частях колонны соответственно равны:

G _в = P(R+ 1 ) / . (7)

Здесь – средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

= _{ср н} +(1 – _{ср н}); (8)

_{ср в} = (_P + _F)/2;

_{ср н} = (_F +_W)/2;

Дата добавления: 2014-01-04