Материал: santa-raschyotka
02
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС
Система уравнений материального баланса ректификационной колонны:
̇ = ̇ |
+ ̇ |
|
|
|
|
{ |
|
|
|
|
|
̇ ̄ = ̇ ̄ + ̇ ̄ |
|||||
|
|
|
|
|
|
Массовые расходы исходной смеси, дистиллята и кубовой жидкости:
|
|
т |
|
1000 кг |
|
|
|
кг |
|
|
|
||||||
̇ = 35 |
|
|
|
|
т |
= 9,722 |
|
|
; |
|
|
|
|
||||
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
ч |
|
3600 ч |
|
|
|
|
с |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
̄− ̄ |
|
|
кг |
|
|
0,34−0,015 |
|
кг |
||||||
̇ = ̇ |
|
|
|
|
= 9,722 |
|
|
|
|
|
|
|
= 3,570 |
|
; |
||
|
|
|
|
|
|
|
0,9−0,015 |
|
|||||||||
|
̄ − ̄ |
|
|
с |
|
|
|
с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
= ̇ − ̇ = 9,722 |
кг |
− 3,570 |
кг |
= 6,152 |
кг |
. |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
с |
|
с |
|
с |
|
|
|
|
|
|
||||
Молярные массы компонентов [2, с.13]:
легколетучего (Вода) – 1 = 18,0153 кмолькг .
высококипящего (Фенол) – 2 = 94,11 кмолькг .
Мольная доля легколетучего компонента в исходной смеси:
x |
|
= |
|
|
x |
F |
M |
1 |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
F |
x |
|
M |
+ (1 − x |
) M |
|
|||
|
|
F |
2 |
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
F |
|
||
|
|
|
|
0,34 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
78,114 |
|
кг |
|
|
|
|
|
|
||||
|
кмоль |
|
|
= 0,729. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,34 |
|
+ |
(1−0,34) |
|
|||||||||
|
78,114 |
|
кг |
94,11 |
|
кг |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
||||||
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Мольная доля легколетучего компонента в дистилляте:
x |
|
= |
|
|
x |
D |
M |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
D |
x |
|
M |
+ (1 − x |
) M |
|
|||
|
|
D |
2 |
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
D |
|
||
=
|
|
|
|
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
18,0153 |
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
кмоль |
|
|
= 0,979. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,9 |
|
|
+ |
(1−0,9) |
|
|||||||||
|
18,0153 |
|
кг |
|
94,11 |
|
кг |
|
|
||||||
|
кмоль |
|
|
|
кмоль |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Мольная доля легколетучего компонента в кубовой жидкости:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,015 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
x |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18,0153 |
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
= 0,074. |
|
|
||||||||||||||
x |
= |
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
+ (1 − x |
) |
|
|
|
|
|
|
0,015 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
W |
x |
M |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
(1−0,015) |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
W |
|
|
1 |
|
|
|
|
W |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18,0153 кмоль 94,11 кмоль |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Молярные массы потоков: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
исходной смеси |
|
= |
|
+ (1 − |
) = |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= 18,0153 |
|
кг |
|
0,729 + 94,11 |
|
|
кг |
|
(1 − 0,729) = 38,631 |
кг |
; |
||||||||||||||||||||||||||
кмоль |
кмоль |
кмоль |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
дистиллята |
|
= |
|
|
|
+ (1 − |
) = |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
КП 01-01.00.00 ПЗ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Изм. |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
|
|
Разраб. |
Иванов И. И. |
|
|
|
Литера |
Лист |
Листов |
|||
Проверил |
Комляшев Р. Б. |
|
|
Установка ректификационная. |
У |
|
|
3 |
|
|
Т. контр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Пояснительная записка |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н. контр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Утв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 18,0153 |
кг |
|
0,979 + 94,11 |
кг |
|
|
|
(1 − 0,979) = 19,600 |
|
кг |
; |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|||||||
кубовой жидкости |
|
|
= |
|
|
|
|
+ (1 − |
|
) = |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
= 18,0153 |
кг |
|
0,074 + 94,11 |
кг |
|
|
|
(1 − 0,074) = 88,503 |
|
кг |
. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|||||||
Молярные расходы потоков: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
|
|
9,722 кг |
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
исходной смеси: ̇ = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
с |
= 0,252 |
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38,631 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
̇ |
|
|
|
|
|
3,570 кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
дистиллята: ̇ = |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
с |
|
= 0,182 |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
19,600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
|
|
6,152 кг |
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
куб. жидкости: ̇ = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
= 0,070 |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
88,503 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Таблица 1. Материальный баланс ректификационной колонны |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̇ |
|
|
|
|
|
̄ |
x |
ML |
||||||
Поток |
|
|
|
|
|
|
т/ч |
|
|
|
кг/с |
|
кмоль/ч |
|
кмоль/с |
|
масс. |
мол. |
кг/кмоль |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
доли |
доли |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Кубовая жидкость W |
|
22,147 |
|
|
6,152 |
|
|
|
128,2 |
|
|
|
|
|
|
0,070 |
|
0,015 |
0,074 |
88,503 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Исходная смесь F |
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
9,722 |
|
|
|
207,6 |
|
|
|
|
|
|
0,252 |
|
0,34 |
0,729 |
38,631 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Дистиллят D |
|
|
|
|
12,853 |
|
|
3,570 |
|
|
|
79,4 |
|
|
|
|
|
|
0,182 |
|
0,9 |
0,979 |
19,600 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО ФЛЕГМОВОГО ЧИСЛА
Данные по парожидкостному равновесию для системы Вода-фенол взяты из [3, с.] таблицы №436 (давление 760 мм. рт. ст.).
Таблица 2. Данные по |
|
|
||
равновесию жидкость-пар |
Рис. 4. Диаграмма t-x,y |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x, |
y, |
|
t, |
|
мол. доли |
мол. доли |
|
°С |
|
0 |
0 |
|
182 |
|
0,002 |
0,3 |
|
169 |
|
0,0045 |
0,478 |
|
160 |
|
0,015 |
0,589 |
|
150 |
|
0,0508 |
0,845 |
|
124 |
|
0,368 |
0,962 |
|
101,8 |
|
0,7 |
0,9748 |
|
101,3 |
|
0,8047 |
0,9751 |
|
100,7 |
|
0,9149 |
0,9756 |
|
100,3 |
|
0,9574 |
0,9763 |
|
100,1 |
|
0,9735 |
0,9783 |
|
99,8 |
|
0,981 |
0,981 |
|
99,6 |
|
0,9821 |
0,9814 |
|
99,7 |
|
0,9829 |
0,9819 |
|
99,8 |
Рис. 5. Диаграмма x-y |
0,9854 |
0,9823 |
|
99,85 |
|
|
|
|||
0,9879 |
0,9844 |
|
99,87 |
|
0,9925 |
0,9875 |
|
99,9 |
|
1,00 |
1 |
|
100 |
|
4
Равновесный состав жидкости на тарелке питания в случае подачи в колонну исходной смеси, нагретой до температуры кипения (вертикальное положение линии питания), равен составу исходной смеси: = = 0,3884.
Равновесный состав пара на тарелке питания определяется по линии равновесия (графически или линейной интерполяцией по табличным данным):
= 0,9748. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минимальное флегмовое число: = |
− |
|
= |
0,979−0,9748 |
|
= 0,017797. |
|||
− |
|
|
0,9748−0,729 |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5