Курсовая работа: Проект ректификационной установки для разделения смеси ацетон-метиловый спирт
Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определяется из уравнений материального баланса:
,
где F, P, W – расход исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кг/с.
F = 10 кг/с,
= 5,97 кг/с,
= 4,03 кг/с.
2.2 Пересчет массовых долей
Пересчет массовых долей в мольные:
x = 
,
где MA иMБ – молярные массы низкокипящего и высококипящего компонентов, соответственно, кг/кмоль.
Ацетон С3 Н6 О МА = 58 кг/кмоль [1, табл. XLIV], tкип = 56,1°С – низкокипящий компонент.
Метиловый спирт СН3 ОНМБ = 32 кг/кмоль, tкип = 64,6°С – высококипящий компонент.
XF = 
= 0,191 кмоль/кмоль смеси,
XP = 
= 0,563 кмоль/кмоль смеси,
XW = 
= 0,017 кмоль/кмоль смеси.
2.3 Расчет рабочего флегмового числа
Для технологического расчета ректификационной колонны необходимо построить равновесную зависимость между жидкостью и паром для смеси ацетон - метиловый спирт в координатах y-x и t-x,y. Эти графики строятся на миллиметровке по опытным данным таблицы 1:
Таблица 1
| х | у | t | х | У | t |
| 0 | 0 | 64,6 | 60 | 65,5 | 55,8 |
| 2,0 | 4,7 | 64 | 65,0 | 69,1 | 55,6 |
| 5,0 | 10,8 | 63,0 | 70,0 | 72,6 | 55,5 |
| 10,0 | 19,6 | 61,6 | 75,0 | 76,3 | 55,4 |
| 15,0 | 27,0 | 60,6 | 80,0 | 80,02 | 55,4 |
| 20,0 | 33,5 | 59,5 | 80,1 | 80,1 | 55,4 |
| 25,0 | 38,8 | 58,7 | 85,0 | 83,6 | 55,4 |
| 30,0 | 43,2 | 58,1 | 87,0 | 85,3 | 55,5 |
| 35,0 | 47,6 | 57,4 | 90,0 | 88,5 | 55,6 |
| 40,0 | 51,4 | 56,9 | 95,0 | 94,1 | 55,8 |
| 45,0 | 54,9 | 56,5 | 98,0 | 97,7 | 56,0 |
| 50,0 | 58,8 | 56,2 | 100 | 100 | 56,1 |
| 55,0 | 62,1 | 56,0 |
Нагрузки ректификационной колонны по поднимающему пару и стекающей вниз жидкости определяются рабочим флегмовым числом R, которое показывает соотношение между количеством флегмы, подаваемой на орошение колонны (Ф) и количеством отбираемого дистиллята (Р):
.
Предварительно определяют минимальное флегмовое число, которое можно рассчитать аналитически:
= 1,78.
где 
- концентрация легколетучего компонента в паре, находящегося в равновесии с исходной смесью XF (находится из графика рис. 1).
Рабочее флегмовое число определяется как
,
где β – коэффициент избытка флегмы (β= 1,02 ÷ 3,5).
Задаваясь различными значениями коэффициента избытка флегмы β для каждого из них определяется флегмовое число R, отрезок B, число теоретических тарелок в колонне nT , путем вписывания "ступенек" между равновесной и рабочими линиями. Данные заносим в таблицу 2.
Таблица 2
| β | 1,03 | 1,2 | 1,5 | 1,8 | 2,1 | |
| R | 1,83 | 2,14 | 2,67 | 3,20 | 3,74 | |
| В | 0,199 | 0,179 | 0,153 | 0,134 | 0,119 |  |
| nТ | - | 14 | 11 | 10 | 9 | |
| пТ (R + 1) | - | 44 | 40,4 | 42,0 | 42,7 |