P1070679

9.12 WYZNACZANIE LICZBY PÓŁEK TEORETYCZNYCH PODCZAS REKTYFIKACJI UKŁADÓW WIELOSKŁADNIKOWYCH

1) Minimalna wartość liczby powrotu — metoda Underwooda:

j__e _ °a ^xfa ^ agXFB _j_ oe x_Fc ^l-p^

Oj — 9    aa — 6 ac — &

X -f I — °^A Xda -f ^QbXdb _j_ ^acXoc    _j_

o.A — 9 a_B — 9 ac —

(9.46)

(9.47)

gdzie: dj, a_Bt dc,...    — współczynniki lotności względnej składników A, B, C, ...

względem najmniej lotnego składnika,

x_FA, x_fB. Xfc, • • • — ułamki molowe składników A, B, C, ... w surówce,

Xda, x_db, Xdc, ... — ułamki molowe składników A, B,C,... w rektyfikacie, e    —■ stan cieplny surówki.

Wartość 9 wyznacza się metodą „prób i błędów”. Zawarta jest ona między wartościami a dla składników kluczowych.

2) Liczba półek teoretycznych przy nieskończenie wielkim powrocie — metoda Fen-skiego. Przyjmując jako kluczowe składniki B i C, można napisać:

**min

Ig dBC

^min śnią I

(9.48)

(4.49)

gdzie:    n_mio

Śniri

B

C

°BC

—    minimalna liczba półek teoretycznych łącznie z uwzględnieniem pracy kotła kolumny,

—    minimalna liczba półek teoretycznych,

—    stosunek stężeń składników kluczowych odpowiednio w

rektyfikacie i cieczy wyczerpanej,

—    składnik kluczowy lekki,

—    składnik kluczowy ciężki,

— lotność względna składnika B względem składnika C.

3) Wyznaczanie liczby półek teoretycznych przy skończonej wartości liczby powrotu — metoda Gillilanda. Mając obliczone wartości n_mia, R_mia i daną z góry wartość R, obli-

p P

cza się wartość wyrażenia ■

odczytuje się wartość rzędnej półek teoretycznych (rys. 9.6).

R + \

ii — u,

, a następnie z wykresu funkcji    /(——-|

n + 1    \ R + 1 /

i + 1

!, skąd oblicza się wartość n' i rt, czyli liczbę

PRZYKŁADY

Przykład 9.1. Sporządzić bilans cieplny aparatury rektyfikacyjnej oraz obliczyć ilość kg pary grzejnej nasyconej o ciśnieniu 294,2 k Pa (3 atmosfery techniczne), potrzebne) do ogrzewania kolumny rektyfikacyjnej o działaniu ciągłym, służącej do rozdziału 0,463 kg/s mieszaniny benzen—toluen o składzie a_F = 32% mas. benzenu. Surówka dopływa do kolumny w temperaturze wrzenia. Należy otrzymać destylat o składzie a_D = 93% mas. benzenu i ciecz wyczerpaną zawierającą a_w = 4% mas. benzenu. Liczbę powrotu przyjąć R — 3.

Dane dodatkowe:

Temperatura wrzenia surówki t_F = 97,5°C.

Temperatura wrzenia destylatu t_D — 8I,5°C.

Temperatura wrzenia cieczy wyczerpanej t_w = 107,8 °C.

2

kg

Entalpia pary grzejnej o podanym ciśnieniu i — 2780 • 10^J

Entalpia kondensatu i = 559 • 10 r—•

kg

_    kJ

Ciepło właściwe benzenu c_a = 1,80 —; ~ •

kJ

Ciepło właściwe toluenu = 1,84 -——

kg - K

396 y kg

kJ

Ciepło parowania benzenu r_a

Ciepło parowania toluenu r* == 361

kg