Контрольная работа № 1 (стр. 3 ) | Авторская платформа Pandia.ru

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Значение интеграла

Следовательно

откуда количество кубового остатка

кг.

Количество дистиллята

кг.

Количество этанола в дистилляте

кг.

где хД – концентрация этанола (спирта) в дистилляте.

Из уравнения материального баланса по низкокипящему компоненту

или 52,2 % масс.

Задача № 3

Определить число тарелок и высоту ректификационной колонны непрерывного действия для разделения смеси этанол – вода под атмосферным давлением. Содержание низкокипящего компонента в питательной смеси хF. Дистиллят требуется получать с содержанием низкокипящего компонента хД, а кубовый остаток хW. Коэффициент избытка флегмы j. Расстояние между тарелками принять равным h. КПД тарелок принять равными .

Привести схему ректификационной установки непрерывного действия, описать назначение, устройство и работу всех аппаратов и устройств, входящих в нее. Описать сущность процесса, происходящего на каждой тарелке ректификационной колоны.

Значения j, и h принять по предпоследней цифре шифра.

Предпоследняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
j	1,30	1,31	1,32	1,33	1,34	1,35	1,36	1,37	1,38	1,39
	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75
h×103, м	230	250	270	230	300	310	320	330	340	350

Значения хF, хД и хW принять по последней цифре шифра.

Последняя цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
хF, %моль	27	30	35	18	25	19	28	16	19	24
хД, %моль	62	65	70	75	70	68	66	62	68	70
хW, %моль	1,0	1,5	1,0	1,5	1,8	1,5	1,0	2,0	2,5	1,0

Примечание. Минимальное флегмовое число определить графическим и аналитическим методами.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Пример решения задачи

Рассмотрим схему ректификационной установки непрерывного действия (рисунок 5).

Исходная смесь, подлежащая разделению (выделению из нее низкокипящего компонента) из емкости 1 насосом 2 перекачивается через подогреватель 3 и подается на питательную тарелку ректификационной колонны, делящую ее на две части: верхнюю 4 и нижнюю 5.

Ректификационная колонна представляет собой вертикальный аппарат цилиндрического типа с установленными внутри него устройствами для контакта взаимодействующих фаз: пара и жидкости. В нижней части колонны установлен куб 6, служащий для кипения жидкости за счет подвода к ней теплоты QK и образования паровой фазы, поднимающейся снизу вверх по всей высоте колонны. Жидкостный поток в нижней части колонны создается исходной смесью, подогретой до температуры кипения в подогревателе 3, а в верхней части – потоком флегмы, возвращаемой в колонну из дефлегматора 7 через распределительный стакан 8.

Подогреватель представляет собой кожухотрубчатый теплообменный аппарат, в трубном пространстве которого течет исходная смесь, а в межтрубном – кубовая смесь, имеющая более высокую температуру.

Итак, в ректификационной колонне происходит непрерывное взаимодействие жидкости с паром. При этом на каждой тарелке ректификационной колонны происходит двойное (повторное) укрепление паров низкокипящим компонентом. Происходит это так. Пар, контактируя с жидкостью, охлаждается и происходит его частичная конденсация. Из пара в первую очередь конденсируется высококипящий компонент, следовательно, в паре увеличивается концентрация низкокипящего компонента. При конденсации части пара (фазовом превращении) выделяется теплота, которая идет на нагревание жидкости и способствует испарению из нее части жидкости и переходу ее в пар. В первую очередь из жидкости испаряется низкокипящий компонент, поэтому происходит повторное укрепление пара низкокипящим компонентом. В этом заключается сущность процесса, происходящего на каждой тарелке ректификационной колонны.

1 – емкость исходной смеси; 2 – насос; 3 – подогреватель;

4 – верхняя часть колонны; 5 – нижняя часть колонны;

6 – куб; 7 – дефлегматор; 8 – распределительный стакан

Рисунок 5 – Схема ректификационной установки непрерывного действия

Укрепление пара низкокипящим компонентом происходит на каждой тарелке, поэтому пар на выходе из колонны содержит практически чистый НК, а жидкость, стекающая в куб колонны – чистый высококипящий компонент (ВК).

Пар направляется в дефлегматор 7, представляющий собой кожухотрубчатый теплообменник. По его трубам движется охлаждающая вода, а в межтрубном пространстве конденсируется пар.

Конденсат пара из дефлегматора делится на две части: флегму и дистиллят. Дистиллят является продуктом ректификации.

Для решения задачи по данным приложения [1] для смеси этанол-вода строим масштабную кривую равновесия (рисунок 6).

Для построения линий рабочих концентраций, отражающих условия действительного протекания процесса, определим минимальное и рабочее флегмовое число.

Флегмовым числом называется отношение количества флегмы, возвращаемой в колонну для орошения ее верхней части, к количеству дистиллята, отбираемого с установки в качестве продукта ректификации.

Минимальное флегмовое число соответствует нулевой движущей силе на питательной тарелке колонны и может быть определено графическим и аналитическим способами.

На оси абсцисс откладываем заданные значения хW, xF и xД. Из точек, соответствующих хW и xД восстанавливаем вертикали до пересечения с диагональю равновесия x = y в точках W и D. Из точки, соответствующей xF – вертикаль до пересечения с диагональю равновесия в точке F' и с кривой равновесия в точке F''. Проводим линию DF'' пересекающую ось ординат в точке B' и отсекающую отрезок , отвечающий положению линии рабочих концентраций процесса абсорбции при минимальном флегмовом числе. По графику Bmax = 50,5 %.

Тогда

С другой стороны, согласно аналитической зависимости [2]

где = 55 % моль – состав пара, равновесный составу питательной смеси (см. рисунок).

Значения минимального флегмового числа, найденное двумя способами удовлетворительно согласуются; для дальнейших расчетов принимаем среднее значение минимального флегмового числа

Рабочее флегмовое число соответствует условиям проведения процесса, при которых движущая сила на питательной тарелке становится равной некоторому значению, обеспечивающему протекание процесса. Линия опускается и занимает положение DF, соответствующее значению рабочего флегмового числа