Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензолтолуол

Рисунок 2 – X'-Y' диаграмма

Рисунок 3 - Изобара

3.2 Расчет однократного испарения бинарной смеси

Рассмотрим процесс однократного испарения (ОИ) двухкомпонентной смеси.

Рисунок 4 – Схема однократного испарения

Материальный баланс процесса однократного испарения может быть представлен уравнениями:

общее: F = G_F + g_F , (6)

для низкокипящего компонента:

F· x'_F = G_F · y^* _F + g_F · x^* _F , (7)

где G_F и g_F – расходы пара и жидкости;

x^* _F и y^* _F – мольные доли низкокипящего компонента в равновесных жидкой и паровой фазах, полученных в результате однократного испарения сырья на входе в колонну.

Отношение массы образовавшихся паров G к массе исходной смеси F называется массовой долей отгона и обозначается через е . Отношение G' к F' есть мольная доля отгона, обозначаемая через е '.

Совместное решение уравнений (6) и (7) дает уравнение материального баланса ОИ в мольных единицах:

x'_F = e' · y^* _F + (1 – e') · x^* _F , (8)

Если в уравнении (8) y^* _F =0, то x'_F = (1 – e') · x^* _F , откуда

Отложим на x'-у'-диаграмме точку А по величине

Если =>. Точка N, чья абсцисса соответствует величине , лежит на диагонали x'-у'-диаграммы. Соединив точки А и N, мы получим линию Однократного Испарения – ANF. По координатам точки F определим мольные доли низкокипящего компонента в жидкости и в паре, полученные в результате ОИ, т.е. и .

Проверим, правильно ли мы нашли , . Для чего по формуле (8) найдем е , подставив полученные координаты и сравним полученную долю отгона с долей отгона данной в задании.

Имеем 0,58=0,58.

, . найдены верно.

Отложив на изобаре мольные доли и ., на линии жидкости получим расход жидкости g_F , на линии пара – расход пара G_F . Нода g_F G_F должна быть параллельна оси абсцисс. Точка F находится на ноде, причем ее абсцисса соответствует величине . По ноде определим температуру сырья t_F =107,2 °С.