1) По равновесным данным необходимо построить диаграммы T(x,y) и (x,y) для смеси ацетон-бензол.

А є Ацетон Ма = 46 кг/кмоль

Б є БензолМб = 78 кг/кмоль

2) Пересчитываем известные концентрации а0, а1 и а2 в x0, x1 и x2:

3) Расчет минимального флегмового числа:

определяем по диаграмме (x,y) по x1:

» 44

4) Расчет рабочего флегмового числа:

R=sЧRmin=1,2*2,45=2,94

5) Расчет отрезка "b" для построения рабочей линии укрепляющей части колонны:

6) Построение рабочей линии на диаграмме (x,y) и определение числа теоретических тарелок:

nут=5nот=11

Для расчета числа реальных тарелок необходимо найти их КПД.

7) Расчет КПД тарелок:

Расчет ведется для питающей тарелки

х1=0,23 моль/моль

Поскольку смесь подается при температуре кипения, t1 определяется по диаграмме Т(х, у) по х1.

t1»68,8°C

При этой температуре определяется давление насыщенных паров компонентов:

Рa»1100 мм Hg

Рб»31 мм Hg

Необходимо рассчитать коэффициент относительной летучести:

Вязкость жидкой смеси:

mА и mВ определяются при t1 = 68,8°С:

ma » 0,22 сп

mб » 0,36 сп

aЧmсм=35,5*0,315=11,18

Средний КПД тарелок по диаграмме:

h » 0,25

8) Расчет числа реальных тарелок:

Nобщ=20+44=64

Расчет потоков дистиллята и кубового остатка

По правилу рычага второго рода:

П(а2-а0) =W1(a1-a0)

Проверка:

П+W0=W1

0,30+1,9=2,2 кг/с

Расчет габаритов колонны

Расчет габаритов верха колонны:

=П(R+1)

Рекомендуемая скорость пара равна:

а) Расчет плотности жидкости:

ra и rб определяются при температуре дистиллята tд=t2»68,8 (по диаграмме Т(х, у)):

ra » 719 кг/м3

rб » 805 кг/м3

б) Расчет плотности пара:

pu=RT2

в) Расчет рекомендуемой скорости пара:

»1,04м/с

Расчет габаритов низа колонны.

Рекомендуемая скорость пара рассчитывается при температуре t0»77°C (диаграмма T(x,y))

а) Расчет плотности жидкости:

ra»724кг/м3

rб»818кг/м3

б) Расчет плотности пара:

Рекомендуемая скорость пара:

м/с

в) Расчет :

Расчет rкуб производится по принципу аддитивности:

rкуб=raЧa0+ rбЧ(1-a0)

при t0=77°С

rкуб=500*0,025+396Ч(1-0,025) »398,6кДж/кг

Расчет Qкип.

Qкип=W0Чc0Чt0-W1Чc1Чt1+П(RЧrд+iп)

По диаграмме Т(x,y) определяем:

- по х1t1=63,8°C - по х2t2=56,7°C - по х0t0=77°C

Вычисляем теплоемкости смеси при разных температурах:

с0=сaЧa0+сб(1-a0) =0,58*4, 19*0,025+4, 19*0,45*(1-0,025) =1,47кДж/кгК

с1=сaЧa1+сб(1-a1) =0,555·4, 19*0,15+0,444*4, 19*0,85=1,93 кДж/кгЧК

с2=сaЧa2+сб(1-a2) =

0,546·4, 19*0,925+0,43*4, 19*0,075=2,25 кДж/кгЧК

Значения сa и сб взяты из номограммы

При температуре t2=56,7°C удельная теплота парообразования дистиллята:

при t2 = 56,7 °С

rД=raa2+rб(1-a2) =522,4·0,925+410,7·(1-0,925) =595,5 кДж/кг

Энтальпия пара:

iп =c2·t2+rд=2,25·56,7+595,5»654,5 кДж/кг

Qкип=1,9·1,47·77-2,22·1,93·63,8+0,3(2,45·595,5+654,5) =575,7 кВт

Теперь можно рассчитать диаметр колонны:

Расчет высоты.

H = h(Nобщ-1) +Zв+Zн = 0,5(64-1) +2+1 = 34,5 м

Габариты колонны.

Н = 34,5 м

d=1000мм

Расчет гидравлического сопротивления тарелочной части колонны.

Общее гидравлическое сопротивление тарелки:

ΔР=ΔРс+ΔРσ+ΔРж, Па.

― Расчет потери напора пара на преодоление местных сопротивлений на сухой (неорошаемой) тарелке

ΔРс=ξ , Па.

Коэффициент сопротивления для клапанной тарелки ξ= 3,6 по [5, стр.25]

Скорость пара в отверстии тарелки: м/с