Wydział Chemiczny

- INZYNIERIA CHEMICZNA -

- LABORATORIUM -

- WYZNACZANIE WRPT W REKTYFIKACYJNEJ KOLUMNIE Z WYPEŁNIENIEM -

1. OZNACZENIA:

S	obciążenie surówką
d	średnica wewnętrzna kolumny
D	molowe natężenie przepływu destylatu
H	wysokość wypełnienia kolumny
nt	liczba półek teoretycznych
R	stosunek orosienia
Tg	temperatura w wyparce	^0C
Tc	temperatura cieczy	^0C
Tp	temperatura pary	^0C
W	Molowe natężenie cieczy wyczerpanej
WRPT	wysokość równoważna półce teoretycznej	m
V	Molowe natężenie przepływu oparów
t	czas	s
x	ułamek molowy
x̄	ułamek masowy
M	masa molowa
L	Molowe natężenie przepływu orosienia
symbole greckie
ρ	gęstość
indeksy dolne
S	surowiec
W	ciecz wyczerpana
D	destylat
śr	wartość średnia
et	etanol
wod	woda
wag	wagowy
oros	orosienia
cykl	cyklu

2. Cel ćwiczenia:

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

3. Aparatura

4. Metodyka badań

Po przygotowaniu aparatury do doświadczenia i ustaleniu się temperatur, przy pomocy stopera, mierzymy czas napełniania się naczyń do których zbieramy oddzielnie destylat oraz cieczy wyczerpanej. Następnie pobraliśmy próbki destylatu, cieczy wyczerpanej oraz surówki, po czym zmierzyliśmy ich gęstość. Przy pomocy tablic odczytaliśmy stężenie składnika lotnego w każdej próbce.

5. Wyniki badań

Gęstość surowca w 20^0C	ρS	0,9629	g/cm^3
zawartość składnika lotnego w surowcu	CS	24,15	%
Gęstość destylatu w 20^0C	ρD	0,8171	g/cm^3
zawartość składnika lotnego w destylacie	CD	90,35	%
Gęstość cieczy wyczerpanej w 20^0C	ρW	0,9790	g/cm^3
zawartość składnika lotnego w cieczy wyczerpanej	CW	12,07	%
Temperatura na szczycie kolumny	Tp	78	^0C
Temperatura w wyparce	Tg	86	^0C
średnica wewnętrzna kolumny	d	45,55	mm
Wysokość wypełnienia kolumny	H	550,650	mm
Objętość destylatu	VD	25	cm^3
Objętość surowca	VS	33,5	cm^3
czas napełniania destylatu	tD	183	s
czas napełniania surowca	tS	44	s

6. Metodyka obliczeń:

1. Przeliczanie ułamka masowego na molowy ze wzoru:

• 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

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu

• Obliczanie masowego natężenia przepływu

• Obliczanie molowego natężenia przepływu

1. Obliczanie ilości destylatu

• Obliczanie średniej masy molowej

• Obliczanie objętościowego natężenia przepływu

• Obliczanie masowego natężenia przepływu

• Obliczanie molowego natężenia przepływu

1. Obliczanie ilości cieczy wyczerpanej

Więc:

2. Obliczanie stosunku orosienia:

3. Obliczanie obciążenia parami (Strumień pary wytworzonych podczas procesu rektyfikacji):

4. Równanie linii operacyjnej dla górnej części kolumny:

5. Równanie linii operacyjnej dla dolnej części kolumny:

7. Za pomocą danych równowagowych ciecz - para dla układu etanol - woda sporządzono wykres. Następnie przeprowadzono schodkowanie między liniami operacyjnymi a krzywą równowagi. Wartość n_t to liczba schodków na wykresie pomniejszona o 1, gdyż ostatni schodek reprezentuje kocioł. Po schodkowaniu - wykreśleniu łamanej znaleziono niezbędna liczbę półek teoretycznych (stopni zmian stężenia).

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

---