Курсовая работа: Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

Рисунок 7 – Определение рабочего флегмового числа.

Минимальное произведение N(R+1) соответствует флегмовому числу R=1,21При этом коэффициент избытка флегмы β=1,210/0,860=1,4 На рисунке , изображены рабочие линии и ступени изменения концентраций для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колоны в соответствии с найденным значением R.

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

(1.9)

(1.10)

где и - мольные массы дистиллята и исходной смеси;

и - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента – этилацетат. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

(1.11)

(1.12)

где и - мольные массы этилацетата и толуола;

и - средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

Тогда

Мольная масса исходной смеси:

Подставим рассчитанные величины в уравнения (1.9) и (1.10), получим:

Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колоны соответственно равны:

(1.13)

(1.14)

где и - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

(1.15)

(1.16)

где и - мольные массы этилацетата и толуола, [3 c.36];

и - средний мольный состав пара соответственно в верхней и нижней частях колонны:

Тогда

Подставим численные значения в уравнение , получим:

1.2 Скорость пара и диаметр колонны

Найдём плотности жидкости , и пара , в верхних и нижних частях колонны, при средних температурах в них .

Средние температуры паров определим по диаграмме по средним составам фаз:

t_в =73,6 ^о С t_н =88,1 ^о С [приложение А Диаграмма 1].

Тогда

(1.18)

(1.19)

Отсюда получим:

Плотность физических смесей жидкостей подчиняется закону аддитивности:

(1.20)

где - объёмная доля компонента в смеси;

, - плотности компонентов, при средней температуре жидкости вверху и внизу колонны, кг/м³ .

Произведём пересчёт из мольных долей в объёмные доли для этилацетата вверху колонны:

(1.21)

где - мольная доля этилацетата в дистилляте;

,,, - плотности и мольные массы этилацетата и толуола при 20 ⁰ С соответственно,[3 c.36]..

Произведём пересчёт из мольных долей в объёмные доли для этилацетата в кубовой части колонны:

где - мольная доля этилацетата в кубовой части колонны;