Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол
Средние температуры паров определим по диаграмме по средним составам фаз:
tв=73,6 оС tн=88,1 оС [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 0С 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;
,,, - плотности и мольные массы этилацетата и толуола при 20 0С соответственно, [3 c.36].
Подставим в уравнение (1.20), получим:
Вязкость жидких смесей находим по уравнению:
(1.22)
где и - вязкости жидких этилацетата и толуола при температуре смеси, Па∙с
[2 рис. V c. 556].
Предельная скорость паров в верхней части колонны :
Предельная скорость паров в нижней части колонны :
Примем рабочую скорость на 30% ниже предельной:
Диаметр колонны ректификационной колонны определим из уравнения расхода:
(1.23)
Отсюда диаметр верхней и нижней части колонны равны соответственно:
Рационально принять стандартный диаметр обечайки [1 разд. 5.1.4 с. 197], одинаковым для обеих частей колонны. При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:
что составляет соответственно 43% и 34% от предельных скоростей.
1.3 Высота насадки
Высоту насадки Н определяют по модифицированному уравнению массопередачи:
(1.24)
где - общее число единиц переноса по паровой фазе;
- общая высота единицы переноса, м.
Общее число единиц переноса вычисляют по уравнения:
(1.25)
Решим этот интеграл методом графического интегрирования:
(1.26)
где S – площадь, ограниченная кривой, ординатами и осью абсцисс рис. 8; Мх, Мy – масштабы осей координат.
Данные для графического изображения функции приведены ниже:
y | y*-y | 1/(y*-y) | y | y*-y | 1/(y*-y) | |
0,020 | 0,043 | 23,26 | 0,629 | 0,096 | 10,42 | |
0,064 | 0,060 | 16,67 | 0,703 | 0,092 | 10,87 | |
0,097 | 0,068 | 14,70 | 0,8 | 0,075 | 13,34 | |
0,137 | 0,079 | 12,66 | 0,837 | 0,061 | 16,39 | |
0,265 | 0,100 | 10,00 | 0,867 | 0,05 | 20,00 | |
0,391 | 0,084 | 11,90 | 0,899 | 0,035 | 28,57 | |
0,500 | 0,064 | 15,62 | 0,928 | 0,027 | 37,04 | |
0,528 | 0,072 | 13,89 | 0,953 | 0,022 | 45,45 | |
0,545 | 0,080 | 12,50 | 0,967 | 0,018 | 55,55 | |
0,564 | 0,086 | 11,63 | 0,970 | 0,015 | 66,67 |