Inżynieria WRPT

Laboratorium: Inżynieria Chemiczna.

Ćwiczenie nr 6.

Wyznaczenie WRPT w rektyfikacyjnej kolumnie z wypełnieniem.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką stosowaną w badaniach zdolności rozdzielczej kolumn z wypełnieniem oraz wyznaczenie wysokości równoważnej półce teoretycznej (WRPT).

Przebieg ćwiczenia:

Pierwszym etapem przy wykonywaniu ćwiczenia było napełnienie wyparki surowcem, w następnie włączenie pompy, dopływu wody do chłodnic i przez autotransformator ogrzewanie wyparki. Gdy pary wytworzone w wyparce dotarły na szczyt kolumny włączone zostało ogrzewanie podgrzewacza surowca. Po ustaleniu temperatur zmierzone zostały strumienie destylatu i cieczy wyczerpanej. Wykonano pomiar składu destylatu i cieczy wyczerpanej przez pomiar ich gęstości i odczytanie z tablic stężeń składników.

Obliczenia:

Dane wykorzystywane w obliczeniach:

S: D: W:

Obliczanie ułamków molowych etanolu na podstawie ułamków wagowych:

(1) vnndg

(3)gjjjjjjjjjjjhfd

Obliczanie średniej masy molowej:

(4)

(5)

(6)

Obliczanie ilości surowca, destylatu, cieczy wyczerpanej:

Ilość surowca:

=

=

Ilość destylatu:

=

=

=

Ilość cieczy wyczerpanej:

=

Obliczanie stosunku orosienia:

czas wypływu D = 1,5 s

czas pełnego cyklu L = 10 – 1,5 = 8,5 s

=

Obliczanie strumienia orosienia:

- górna część kolumny:

= =

- dolna część kolumny

=

Obliczanie obciążenia parami:

V = L + D = + =

lub:

Wyznaczenie bilansu górnej linii operacyjnej:


$$y = \frac{L}{V} \bullet x + \frac{D}{V} \bullet x_{D} = \frac{\frac{L}{D}}{\frac{L + D}{D}} \bullet x + \frac{\frac{D}{D}}{\frac{L + D}{D}} \bullet x_{D} = \frac{R}{R + 1} \bullet x + \frac{1}{R + 1}x_{D} = \frac{5,67}{5,67 + 1} \bullet x + \frac{1}{5,67 + 1} \bullet 0,6808$$

y = 0, 8501 • x + 0, 1021

Wyznaczenie bilansu dolnej linii operacyjnej:


$$\overset{\overline{}}{L} = L + S$$


$$\overset{\overline{}}{R} = \frac{\overset{\overline{}}{L}}{W} = \frac{L + S}{W} = \frac{D \bullet R + S}{W} = \frac{0,0122 \bullet 5,67 + 0,0623}{0,0582} = 2,259$$


$$y = \frac{\overset{\overline{}}{R}}{\overset{\overline{}}{R} - 1} \bullet x - \frac{1}{\overset{\overline{}}{R} - 1} \bullet x_{w} = \frac{2,259}{2,259 - 1} \bullet x - \frac{1}{2,259 - 1} \bullet 0,0494 = 1,7943 \bullet x - 0,03924$$


y = 1, 7943 • x − 0, 03924

Obliczenie liczby półek teoretycznych

Za pomocą danych równowagowych ciecz – para dla układu etanol – woda sporządzono wykres.

Następnie przeprowadzono schodkowanie między liniami operacyjnymi a krzywą równowagi.

Wartość nt to liczba schodków na wykresie pomniejszona o 1, gdyż ostatni schodek reprezentuje kocioł.

Liczba półek teoretycznych odczytana z wykresu:

= 3

Wysokość równoważna półce teoretycznej:

WRPT = = = 600 [mm]

Zdolność rozdzielcza:


$$\frac{1}{\text{WRPT}} = \frac{n_{t}}{H} = \frac{3 - 1}{550 + 650} = 0,00167$$

Wnioski:

Błędy w obliczonych wartościach mogą wynikać ze złych odczytów czasów i objętości.

Otrzymana wartość stosunku orosienia: R = 5,67.

Dla R dążącego do minimalnej wartości wzrasta liczba półek teoretycznych i uzyskujemy większą ilość produktu, natomiast R dążące do nieskończoności wskazuje na małą liczbę półek teoretycznych i mniej produktu.

W kolumnie półkowej następuje łatwiejszy równomierny rozdział cieczy, a co za tym idzie lepszy kontakt cieczy i gazu.


Wyszukiwarka