Laboratorium Środowiskowej Inżynierii Procesowej

Ćwiczenie nr 16

Temat: Rektyfikacja w kolumnie wypełnionej.

	Data	Ocena	Podpis
Kolokwium
Oddanie
Sprawdzenie
Zaliczenie
Nazwisko i imię	Termin (dzień tygodnia, godz.)	Nr grupy laboratoryjnej
Barbara Patryarcha	środa godz. 13.15-16.00	2

Rok studiów: trzeci Rok akademicki 2009/2010

Semestr: szósty

Grupa dziekańska A

1. Temat ćwiczenia:

Rektyfikacja w kolumnie wypełnionej.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy i działania kolumny rektyfikacyjnej wypełnionej oraz określenie w sposób doświadczalny efektu rozdzielczego tej kolumny przy różnych wartościach liczby powrotu.

1. Wstęp teoretyczny.

Rektyfikacja jest procesem dyfuzyjnym przebiegającym w układzie dwufazowym ciecz-para. Proces ten jest stosowany do rozdzielania mieszaniny substancji lotnych na składniki.

Obliczenia procesu rektyfikacji prowadzi się korzystając z wykresu krzywej równowagi, górnej linii operacyjnej, dolnej linii operacyjnej i tzw. linii e, przedstawionych na rysunku.

Równanie górnej linii operacyjnej ma postać:

y=(L/L+D)x+(D/L+D)x_D

y- stężenie składnika bardziej lotnego w parze, x- stężenie składnika bardziej lotnego w cieczy, x_D- stężenie składnika bardziej lotnego w destylacie, L- natężenie przepływu cieczy w górnej części kolumny rektyfikacyjnej, D- natężenie przepływu destylatu

1. Opracowanie wyników.

*Obliczam molowe natężenie przepływu destylatu D.

Gdzie:

V_D- objętości mierników destylatu D; V_D=15*10^-6m³

τ_D- czas napełnienia miernika; τ_D=14 s

M_D- średnia masa cząsteczkowa destylatu,

ρ_D- gęstość destylatu,

Gdzie:

M_E, M_B- masy cząsteczkowe butanolu i etanolu;

M_E=46 kg/kmol; M_B=74kg/kmol

x₂- stężenie etanolu w destylacie; x₂=0,34

M_D=46*0,47+74*(1-0,47)=60,84kg/kmol

Gdzie:

ρ_E, ρ_{B –} gęstość ciekłego etanolu i butanolu w temp. cieczy w mierniku destylatu;

ρ_E=770 kg/m³; ρ_B=790 kg/m³

ρ_D= 782,77kg/m³

D=1,37851*10^-5 kmol/s

*Obliczam molowe natężenie przepływu cieczy spływającej po wypełnieniu L

V_L= 15*10^-6m³

τ_L=42,8 s

M_L= M_{E *} x_L + M_B(1-x₂)

M_E, M_B- masy cząsteczkowe butanolu i etanolu; M_E=46 kg/kmol; M_B=74kg/kmol

x_L- stężenie etanolu w destylacie; x_L=0,14

M_L=46*0,19+74(1-0,47)= 68,68 kg/kmol

ρ_L= 787,397 kg/m³

L=4,01801*10^-6

*Obliczam natężenie przepływu pary G w kolumnie.

G = L + D

G = 4,01801*10^-6+1,37851*10^-5 = 1,78031*10^-5 kmol/s

*Obliczam wartość liczby powrotu R.

R = L/D

R =4,01801*10^-6 / 1,37851*10^-5 =0,291474279

*Obliczam względne błędy Δ występujące w bilansie masy.

Δ= 23,79%

1. Tabela wyników i pomiarów.

L.p	Parametr	Jednostka	Wartość w warunkach
-	-	-	1
1	τ1	s	11
2	τ2	s	42,8
3	x2=y2=xD	uł.mol.	0,34
4	x1=xL	uł.mol.	0,14
5	y1=yG	uł.mol.	0,31
6	MD	kg/kmol	64,48
7	ML	kg/kmol	70,08
8	ρD	kg/m3	785,054
9	ρL	kg/m3	788,1189
10	D	kmol/s	4,26699*10^-6
11	L	kmol /s	1,53354*10^-5
12	R	-	3,593967809
13	G	kmol/s	1,96024* 10^-5
14	Δ	%	-68,9

1. Wnioski.

*Wyniki doświadczenia są poprawnie obliczone, wskazuje na to zgodność z punktu widzenia bilansu masy składnika bardziej lotnego w kolumnie. Jest spełnione równanie:

Gy2=DXD+LX2

*W obu przypadkach jest przekroczona wartość (+lub-) 10% błędu, oznacza to , iż były zakłócenia w pracy kolumny i niedokładności w wykonaniu badań doświadczalnych.