Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензолтолуол (стр. 3 из 8)

По данным таблицы 3 строим энтальпийную диаграмму.

Результаты расчета ОИ перенесем на энтальпийную диаграмму. Перенесем координаты X_W и Y_D на энтальпийную диаграмму и получим координаты h_W и H_D.

Энтальпия остатка h_w=5350 ккал/кмоль

Энтальпия дистиллята H_D=9150 ккал/кмоль

Энтальпия сырья h_F=7930 ккал/кмоль.

3.3 Расчет материального баланса ректификационной колонны

Рисунок 9 – Ректификационная колонна

Материальный баланс в целом для ректификационной колонны:

F = D + W, (14)

Материальный баланс по низкокипящему компоненту

F' · x'_F = D' · y'_D + W' · x'_W, (15)

Материальный баланс по высококипящему компоненту

F' · (1-x'_F) = D' · (1-y'_D) + W' · (1-x'_W), (16)

где F, D, W – расходы сырья, дистиллята и остатка;

x'_F, y'_D ,x'_W – мольные доли низкокипящего компонента в сырье, дистилляте и остатке.

Материальный баланс составим в мольных и массовых единицах. По условию задания имеем производительность колонны, т.е. расход сырья, F=18,5 т/час.

Средняя молекулярная масса дистиллята:

Средняя молекулярная масса остатка:

Переведем расход сырья в мольные единицы, для чего по закону аддитивности рассчитаем среднюю молекулярную массу:

где

– расход сырья, кмоль/ч,

F – расход сырья, кг/ч,

– средняя молекулярная масса сырья.

Рассчитаем расход дистиллята и остатка по правилу рычага

Из уравнения (21) выразим

:

Аналогично рассчитаем выход остатка:

Таким образом, расход дистиллята и остатка по сырью:

Проверка по уравнению (14)

- верно.

Рассчитаем материальный баланс по каждому компоненту:

Сколько бензола в кмоль/ч в исходной смеси:

Переведем мольные единицы в массовые.

Найдем содержание бензола в исходной смеси в кг/ч:

Аналогичным образом рассчитаем мольную и массовую долю для толуола

Далее рассчитаем, сколько бензола будет в дистилляте:

Сколько толуола будет в дистилляте:

Сколько будет бензола в остатке:

Сколько будет толуола в остатке:

Таблица 4 – Материальный баланс ректификационной колонны

Компонент	сырье (F)		дистиллят (D)		остаток (W)
	кг/ч	кмоль/ч	кг/ч	кмоль/ч	кг/ч	кмоль/ч
Бензол	8121,951	104,128	7901,111	101,296	220,840	2,831
Толуол	10378,049	112,805	219,389	2,385	10158,660	110,420
∑	18500,00	216,932	8120,500	103,681	10379,500	113,252

3.4 Расчет теплового баланса ректификационной колонны

Тепловой баланс колонны (без учета теплопотерь) включает:

статьи прихода – тепло вносимое сырьем

и через кипятильник ,

Статьи расхода – тепло выносимое дистиллятом

, остатком и через конденсатор

где

- подвод тепла, - съем тепла.