Wydział Chemiczny

Wyznaczenie WRPT w rektyfikacyjnej kolumnie z wypełnieniem.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką stosowaną w badaniach zdolności rozdzielczej kolumn z wypełnieniem.

2. Schemat układu pomiarowego

Lp			WIELKOŚĆ OZNACZANA	WYMIAR		WARTOŚĆ LICZB.
1			Obciążenie surówką (S)	l/h		2,22
				kg/h		2,1344
								kmol/h		1,0029
2			Gęstość surowca w 20 ̊C (ρs)	kg/m^3		0,9614
3			Ułamek molowy składnika lotnego w surowcu (xs)			0,1163
4			Ilość destylatu (D)	l/h		0,3549
				kg/h		0,2909
								kmol/h		0,0737
5			Gęstość destylatu w 20 ̊C (ρD)	kg/m^3		0,8198
6			Ułamek molowy składnika lotnego w destylacie (xD)			0,7655
7			Ilość cieczy wyczerpanej (W)	l/h		2,00
				kg/h		1,9624
								kmol/h		1,0195
8			Gęstość cieczy wyczerpanej w 20 ̊C (ρW)	kg/m^3		0,9812
9			Ułamek molowy składnika lotnego w cieczy wyczerpanej (xW)			0,0438
10		Stosunek orosienia		L/D			6/4=1,5
11		Temperatura na szczycie kolumny (tp)		̊C			76
12		Temperatura w wyparce (tw)		̊C			86
13		Ciśnienie na szczycie kolumny (p)					1 atm = 1013,25 hPa
14		Średnica wewnętrzna kolumny (d)		mm			45,55
15		Wysokość wypełnienia kolumny (H)		mm			550,65
16	Liczba półek teoretycznych (nt)							5,95
17	Wysokość równoważna półce teoretycznej (WRPT)				mm			111,2424
18	Minimalny stosunek orosienia [L/D]min							1,50

1. Przeliczanie ułamka masowego na molowy wg. wzorów:

• Ułamek molowy składnika lotnego w destylacie:

• Ułamek molowy składnika lotnego w surowcu:

• Ułamek molowy składnika lotnego w cieczy wyczerpanej:

1. Obliczanie obciążenia surówką:

• Obliczanie średniej masy molowej mieszaniny

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu

[cm³/s]=2,22[l/h]

• Obliczanie masowego natężenia przepływu

[g/s]=2,1344[kg/h]

• Obliczanie molowego natężenia przepływu

[kmol/h]

1. Obliczanie ilości destylatu:

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu

[cm³/s]=0,3549[l/h]

• Obliczanie masowego natężenia przepływu

[g/s]=0,2909[kg/h]

• Obliczanie molowego natężenia przepływu

[kmol/h]

1. Obliczanie ilości cieczy wyczerpanej:

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu

[cm³/s]=2,00[l/h]

• Obliczanie masowego natężenia przepływu

[g/s]=1,9624[kg/h]

• Obliczanie molowego natężenia przepływu

[kmol/h]

1. Obliczanie molowego natężenia przepływu orosienia:

[kmol/h]

2. Obliczanie molowego natężenia przepływu oparów:

3. Obliczenie molowego natężenia przepływu orosienia dla dolnej części kolumny:

4. Obliczenie WRPT ze wzoru

- Liczba półek teoretycznych n_t (odczytana z wykresu)

n_t=5,95

- wysokość równoważnej półki teoretycznej:

[mm]

5. Minimalny stosunek orosienia:

% masowy destylatu: 89,30 %

Ułamek wagowy destylatu: 0,8930

% masowy surowca: 25,18 %

Ułamek wagowy surowca: 0,2518

% masowy cieczy wyczerpanej: 10,48 %

Ułamek wagowy cieczy wyczerpanej: 0,1048

Zawartość etanolu w cieczy		Temperatura wrzenia	Zawartość etanolu w parach
% wagowe	% molowe		% wagowe	% molowe
0,10	0,04	98,80	1,30	0,51
1,00	0,39	98,75	10,75	4,51
5,00	2,01	94,95	37,00	18,68
10,00	4,16	91,30	52,20	29,92
15,00	5,46	89,00	60,00	36,98
20,00	8,92	87,00	65,00	42,09
25,00	11,53	85,70	68,00	45,41
30,00	14,35	84,70	71,30	49,30
35,00	17,41	82,75	73,20	51,67
40,00	20,68	83,10	74,60	53,46
45,00	24,25	82,45	75,90	55,22
50,00	28,12	81,90	77,00	56,71
55,00	32,34	81,40	78,20	58,39
60,00	36,98	81,00	79,50	60,29
65,00	42,09	80,60	80,80	62,22
70,00	47,72	80,20	82,10	64,21
75,00	54,00	79,75	83,80	66,93
80,00	61,02	79,50	85,80	70,29
85,00	68,98	78,95	88,30	74,69
90,00	77,88	78,50	91,30	80,42
95,00	88,15	78,15	95,05	88,25

WRPT (wysokość równoważna półce teoretycznej) - jest to wysokość warstwy wypełnienia w kolumnie, która w działaniu jest równoważna 1 półce teoretycznej. Oznacza to, że stężenie każdego składnika w oparach i cieczy opuszczających taki odcinek warstwy są równowagowe (
=
). Wysokość czynną kolumny, czyli wysokość warstwy wypełnienia H oblicza się z zależności:

Odwrotność WRPT, czyli 1/WRPT określa tzw. zdolność rozdzielcza:

gdzie:

- prędkość liniowa par w kolumnie liczona na pusty przekrój aparatu, m³/(m²·s),

- gęstość par, kg/m³

---