Раздел 6 Романков, Флисюк

Перегонка и ректификация

Задача 6.1 (задачник Романков, Флисюк) . Простой перегонке под атмосферным давлением подверга­ются 2600 кг смеси уксусной кислоты и воды. Молярная доля ук­сусной кислоты в исходной смеси 10 %, в остатке - 50 %. Опреде­лить массу остатка и дистиллята и состав дистиллята. Данные о равновесных составах см. в табл. XLIII.
Скачать решение

Задача 6.2 (задачник Романков, Флисюк)  Крезол (СН3С6Н4ОН) перегоняется с водяным паром а) под атмосферным давлением, б) под давлением 300 мм рт. ст. Определить: температуру перегонки; массовый состав получаемой смеси; объемный процент крезола в паре и его парциальное давление. Принять 0,8. Давление насыщенного пара крезола - см. рис. XIV (м-крезол).
Скачать решение

Задача 6.3 (задачник Романков, Флисюк)  Глицерин очищается перегонкой с перегретым водяным паром при 230 °С под вакуумом 590 мм рт. ст. Степень насыщения водяного пара глицерином 0,75. Определить расход пара, уходящего с 1 т глицерина. Сырой глицерин подается при температуре перегонки. Аппарат имеет внешний обогрев. Как изменится состав паровой смеси, если повысить вакуум до 620 мм рт. ст.? Темпера­тура кипения чистого глицерина под давлением 760 мм рт. ст. равняется 290 °С, а под давлением 50 мм рт. ст. 205 °С. Восполь­зоваться правилом линейности, взяв в качестве стандартной жидкости воду (табл. XXXIV).
Скачать решение

Задача 6.4 (задачник Романков, Флисюк)  Смесь бензола и толуола кипит при 95 °С под давлением 760 мм рт. ст. При 95°С давление насыщенного пара бензола Р6=1167 мм.рт.ст.; давление насыщенного пара толуола Рт=480 мм рт. ст. Найти состав кипящей жидкости, считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Если жидкость будет содержать в два раза меньше толуола, то под каким давлением она будет кипеть при той же температуре?
Скачать решение

Задача 6.5 (задачник Романков, Флисюк)  Определить равновесные составы жидкости и пара для смеси метиловый спирт - вода при температуре 50 °С: а) под давлением 300 мм рт. ст., б) под давлением 500 мм рт. ст., считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Объяснить полученный для случая б) результат.
Скачать решение

Задача 6.6 (задачник Романков, Флисюк)  Построить кривую равновесия х-у* при общем давлении 2 кгс/см2 для смеси гексан-гептан, считая приложимым закон Рауля. Давления насыщенных паров чистых компонентов взять по номограмме (рис. XI).
Скачать решение

Задача 6.7 (задачник Романков, Флисюк)  Определить состав равновесного пара над жидкой смесью, для которой молярная масса воды 10% (мол.), уксусной кислоты 50% (мол.) и ацетона 40% (мол.) при t = 80 °С, считая, что компоненты смеси следуют закону Рауля.
Скачать решение

Задача 6.8 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационную колонну непрерывного действия по­ступает жидкость с молярной долей легколетучего компонента 24 %. Молярная доля легколетучего компонента в дистилляте 95%, в кубовом остатке - 3 %. В дефлегматор поступает 850 кмоль/ч па­ра, а в колонну из дефлегматора 670 кмоль/ч флегмы. Определить молярный расход кубового остатка.
Скачать решение

Задача 6.9 (задачник Романков, Флисюк)  Определить аналитически абсциссы точек пересечения рабочих линий ректификационной колонны с диагональю диаграммы у-х и друг с другом.
Скачать решение

Задача 6.10 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационной колонне непрерывного действия разгоняется смесь этилового спирта и воды. Уравнение рабочей линии нижней части колонны: у=1,28х-0,0143. Определить массовый процент спирта в кубовом остатке.
Скачать решение

Задача 6.11 (задачник Романков, Флисюк)  В колонну непрерывного действия подается смесь бензола и хлороформа. При ректификации получается дистиллят с массовой долей легколетучего компонента 95%. Питающая жидкость содержит 40% этого компонента. Найти флегмовое число, если известно, что оно в 2 раза больше минимального. Данные о равновесных составах см. в табл. ХLIII.
Скачать решение

Задача 6.12 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационной колонне непрерывного действия разгоняется под атмосферным давлением 340 кмоль/ч смеси вода - уксусная кислота. Ордината точки пересечения рабочих линий 0,48. Уравнение рабочей линии верхней части колонны у = 0,84x + 0,15. Количество пара, поступающего в дефлегматор, 550 кмоль/ч. Определить количество кубового остатка (в кг/ч) и массовую концентрацию уксусной кислоты в нем.
Скачать решение

Задача 6.13 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационную колонну непрерывного действия подается 1000кмоль/ч смеси, в которой молярная доля пентана 30% и гексана 70%. В Верхнем продукте молярная доля пентана 95%, а в нижнем - молярная доля гексана 90%. Определить массовый расход верхнего и нижнего продуктов, а также расход пара, конденсирующегося в дефлегматоре, если известно, что флегмовое число R=3.
Скачать решение

Задача 6.14 (задачник Романков, Флисюк)  Из ректификационной колонны выходит 1100 кг/ч дистиллята с массовой долей легколетучего компонента 98,5% и 3650 кг/ч кубового остатка с массовой долей второго компонента 96,6%. Число флегмы 2,94. Определить: а) массовую долю легколетучего компонента в питании колонны; б) расход пара, поступающего из колонны в дефлегматор.
Скачать решение

Задача 6.15 (задачник Романков, Флисюк)  На одной из тарелок ректификационной колонны в верхней (укрепляющей) ее части кипит смесь азота и кислорода. Концентрация азота в жидкости, стекающей с тарелки, 50% (мол.). Найти состав жидкости, стекающей сверху на данную тарелку, если одна ступень изменения концентрации соответствует одной тарелке. Число флегмы 2,3. Верхний продукт принять за чистый азот. Данные о равновесных составах см. в табл. ХLIII.
Скачать решение

Задача 6.16 (задачник Романков, Флисюк)  На одной из тарелок верхней части ректификационной колонны находится жидкость, содержащая 65% (мол.) легколетучего компонента. Колонна работает при флегмовом числе R=2,5.Молярная доля легколетучего компонента в дистилляте 98%. Определить составы пара, приходящего на указанную тарелку и уходящего с нее, если коэффициент обогащения тарелки 0,75, смесь следует закону Рауля, коэффициент относительной летучести а = 2,5. Жидкость на тарелке полностью перемешивается.
Скачать решение

Задача 6.17 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационной колонне непрерывного действия xD = 90% (мол.), xF = 30% (мол.), xW = 3% (мол.), R=8. Определить состав пара, приходящего на тарелку, где жидкость содержит: а) 75 и б) 15% (мол.) легколетучего компонента.
Скачать решение

Задача 6.18 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационной колонне непрерывного действия получается 200 кг/ч 70%-й (молярная доля) уксусной кислоты. Смесь уксусной кислоты с водой поступает в колонну при температуре кипения. Молярная доля уксусной кислоты в исходной смеси 31%. С верха колонны отгоняется смесь с молярной долей уксусной кислоты 8%. Давление в ко­лонне атмосферное. Определить число ступеней изменения концентрации при числе флегмы 4. Определить также расход в кубе колонны греющего пара (рабс = 4 кгс/см2), имеющего влажность 5%. Тепловые потери составляют 4% от полезно затрачиваемой теплоты. Данные о равновесных составах см. в табл. ХLIII.
Скачать решение

Задача 6.19 (задачник Романков, Флисюк)  Уравнения рабочих линий ректификационной колонны для разделения смеси бензола и толуола под атмосферным давлением: у = 0,723x+0,263; у=1,25x-0,0188. В колонну подается 75 кмоль/ч смеси при температуре кипения. Греющий пар в кубе колонны имеет избыточное давление 3 кгс/см2. Определить требуемую поверхность нагрева в кубе колонны и расход греющего пара, имеющего влажность 5%. Коэффициент теплопередачи К=580 Вт/(м2·К). Тепловыми потерями пренебречь. Температуру кипения жидкости в кубе принять как для чистого толуола.
Скачать решение

Задача 6.20 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационную колонну непрерывного действия подается смесь вода - этиловый спирт, содержащая 10% (масс.) спирта. Определить расход тепла в кубе колонны и количество отводимого тепла в дефлегматоре на 1кг дистиллята, содержащего 94% (масс.) спирта, если кубовый остаток практически не содержит спирта. Исходная смесь вводится в колонну при температуре 70°С. Укрепляющая часть колонны работает с числом флегмы 4. Тепловыми потерями пренебречь. Обогрев глухим паром.
Скачать решение

Задача 6.21 (задачник Романков, Флисюк)  Производительность ректификационной колонны для разделения смеси метиловый спирт - вода составляет 1500 кг/ч дистиллята. Колонна работает под атмосферным давлением. Поверхность теплообмена дефлегматора 60 м2, коэффициент теплопередачи в нем 810 Вт/(м2·К). Определить число флегмы и расход охлаждающей воды в дефлегматоре, если она нагревается от 15 до 35С.
Скачать решение

Задача 6.22 (задачник Романков, Флисюк)  Определить требуемую поверхность и расход воды в дефлегматоре ректификационной колонны для разделения бензольно-толуольной смеси при следующих условиях; количество верхнего продукта 600 кг/ч; число флегмы 3,75; начальная и конечная температуры охлаждающей воды 20 и 45 °С; коэффициент теплопередачи 700 Вт/(м2·К). Считать верхний продукт за чистый бензол. Давление в колонне атмосферное.
Скачать решение

Задача 6.23 (задачник Романков, Флисюк)  Определить необходимое число тарелок в ректификационной колонне периодического действия для разгонки смеси хлороформ - бензол под атмосферным давлением. Молярная доля хлороформа в исходной смеси 38%, в дистилляте 97%, в кубовом остатке после перегонки - 10%. Коэффициент избытка флегмы 2. Данные о равновесных составах см. в табл. ХLIII. На одну ступень изменения концентрации приходится 1,4 тарелки.
Скачать решение

Задача 6.24 (задачник Романков, Флисюк)  Обогрев куба ректификационной колонны, в которую подается на разделение 6 т/ч бензольно-толуольной смеси, производится паром с абсолютным давлением 0,1 МПа. Массовая доля бензола в исходной смеси 32%. Требуемая массовая доля бензола в дистилляте 97%, толуола в кубовом остатке - 95%. Определить: а) массовые расходы получаемого дистиллята и кубового остатка; б) требуемое количество тарелок при числе флегмы 3,1 и при к.п.д. тарелок 0,71; в) расход греющего пара и расход воды в дефлегматоре при нагреве воды в нем на 15 К. Влажность греющего пара 5%. Смесь характеризуется законом Рауля. Тепловые потери принять в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты. Питание подается в колонну при температуре кипения. Принять разность температур в кубе колонны 10 К.
Скачать решение

Задача 6.25 (задачник Романков, Флисюк)  Определить диаметр и высоту тарельчатой колонны для разделения смеси метиловый спирт-вода под атмосферным давлением. Расход исходной смеси 3 т/ч. Молярная доля метанола в питании 40%, в дистилляте 95%, в кубовом остатке 5%. Скорость пара в колонне 0,8 м/с, расстояние между тарелками Н=300 мм. Зависимость коэффициента обогащения ? от состава жидкости:
х      10      20      30      40      50      60      70      90
n    0,45   0,55    0,63    0,69   0,75   0,78   0,80   0,80
Скачать решение

Задача 6.26 (задачник Романков, Флисюк)  В ректификационной колонне непрерывного действия при атмосферном давлении разделяется 5,8 т/ч смеси бензол-толуол. Концентрации летучего компонента в исходной смеси 14 %, в дистилляте 90 % и в кубовой жидкости 5 % (масс.). Абсо­лютное давление сухого насыщенного водяного пара в кубе-испарителе (рис. 6.1) 2,5 атм. Флегмовое число равно 2,9. Вода в дефлегматоре нагревается от 24 до 40 °С. Определить: 1} явный вид уравнений рабочих линий процесса для верхней и нижней частей колонны (в мол. долях); 2) необходимые расходы греющего пара в кубе-испарителе и воды в дефлегматоре; 3) требующиеся поверхности дефлегматора и куба-испарителя при коэффициентах теплопередачи в них 800 и 1400 Вт/(м2·К) соответственно.

Романков, Флисюк задача 6.26

Рис. 6.1 – Ректификационная кстановка непрерывного действия
Скачать решение

Задача 6.27 (задачник Романков, Флисюк)  Определить необходимое количество реальных тарелок при непрерывной ректификации 2 т/ч смеси этанол–вода. Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, в дистилляте, и в кубовой жидкости (остатке) составляет 0,2; 0,7; 0,05 мол. долей летучего компонента. Среднее значение коэффициента обогащения (КПД) реальных тарелок 0,62. Коэффициент избытка флегмы 1,4. Дать явный вид уравнения рабочих линий процесса. Вычислить расходы дистиллята и кубовой жидкости. Равновесные данные взять из таблицы XLIII.
Скачать решение

 

Примеры решения глава 6

Пример 6.1. Вычислить состав равновесной паровой фазы при 50?С для жидкости, состоящей из смеси гексана и воды, предпо­лагая их взаимную нерастворимость.
Скачать решение(10.04 Кб) скачиваний337 раз(а)

Пример 6.2. Определить температуру кипения при атмосфер­ном давлении жидкой смеси толуола и воды, учитывая их полную взаимную нерастворимость.
Скачать решение(10.53 Кб) скачиваний248 раз(а)

Пример 6.3. Вычислить состав равновесной паровой фазы при 60?С для жидкой смеси, состоящей из 40% бензола и 60% толуо­ла (молярные доли), считая, что смесь характеризуется законом Рауля. Найти также, какого состава жидкая смесь бензола и то­луола кипит при 90?С под общим давлением 760 мм рт. ст.
Скачать решение(19.05 Кб) скачиваний311 раз(а)

Пример 6.4. С помощью диаграммы t - х, у* (рис. 6.7) опре­делить состав равновесного пара и температуру кипения для жид­кости, молярный состав которой 55 % бензола и 45 % толуола.

Романков, Флисюк задача 6.4

Рис. 6.7 – Диаграмма равновесного состояния бинарной смеси
Скачать решение(6.39 Кб) скачиваний272 раз(а)

Пример 6.5. Перегоняются в токе насыщенного водяного пара под атмосферным давлением (760 мм рт. ст.) 2500 кг загрязненно­го скипидара. Исходная смесь (массовая доля скипидара 88 %, воды 12%) подается в аппарат при 30?С. Внешний подогрев от­сутствует. Для перегонки применяют насыщенный пар давлением рабс=1,5 кгс/см2. Степень насыщения водяного пара скипидаром ?= 0,7. Определить: а) расход пара на перегонку; б) массовый и моляр­ный состав отгоняемых паров; в) парциальные давления скипидара и воды в смеси паров. Потери теплоты в окружающую среду состав­ляют 10 % от полезно затрачиваемой теплоты. Молярная масса ски­пидара 136 кг/кмоль; удельная теплоемкость жидкого скипидара 1,76·103 Дж/(кг·К); удельная теплота испарения 310·103 Дж/кг.

Романков, Флисюк задача 6.5 

Скачать решение(43.28 Кб) скачиваний253 раз(а)

Пример 6.6. В перегонном кубе производится разгонка 1000 кг смеси, в которой массовая доля этанола 60% и воды 40%. По­сле отгонки в кубовом остатке массовая доля спирта 5%. Опреде­лить состав дистиллята, его массу и массу кубового остатка. Дан­ные о равновесных составах приведены в табл. 6.1, в которой х обозначает массовую долю этанола в жидкости, у* - массовую до­лю этанола в равновесном паре.
Скачать решение(21.18 Кб) скачиваний278 раз(а)

Пример 6.7. В условиях предыдущего примера найти для процесса перегонки массу греющего пара (ра6с=2 кгс/см2). Пере­гоняемая смесь подается в куб нагретой до температуры начала кипения. Потери теплоты составляют 10% от полезно затрачи­ваемого количества теплоты. Влажность греющего пара 5%. По диаграмме t - х, у* найдено, что температура начала перегонки при массовой доле спирта 60% равняется 81°С, а температура в конце перегонки при массовой доле спирта 5 % составляет 95°С.
Скачать решение(18.92 Кб) скачиваний248 раз(а)

Пример 6.8. При расчете ректификационной колонны с кол пачковыми тарелками расстояние между тарелками принято рав­ным 300 мм. Через колонну проходит 3200 м3/ч пара плотно­стью 1,25 кг/м3 (при нормальных условиях). Плотность жидкости 930 кг/м3. Абсолютное давление в колонне 1,2 кгс/см2, а средняя температура равна -40?С. Определить требуемый диаметр колонны.
Скачать решение(14.65 Кб) скачиваний233 раз(а)

Пример 6.9. Определить число тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для разделения смеси метанол-вода под атмосферным давлением. Молярная доля метанола в питании колонны 31,5%, в дистилляте 97,5% спирта, в кубовом ос­татке 1,1%. Коэффициент избытка флегмы 1,77. Число тарелок, эквивалентное одной ступени изменения концентрации, равно 1,7.
Скачать решение(30.95 Кб) скачиваний252 раз(а)

Пример 6.10. В действующей периодически тарельчатой рек­тификационной колонне под атмосферным давлением разгоняется жидкая смесь тетрахлорида углерода и дихлоряда серы, молярная доля SС12 50 %. Молярная доля SС12 в дистилляте должна состав­лять 90%, в кубовом остатке после ректификации - 15%. Коэф­фициент избытка флегмы 1,2. Определить минимальные числа флегмы в конце и в начале разгонки и необходимое число тарелок, если на одну ступень из­менения концентрации приходится 1,7 тарелки.
Скачать решение(28.24 Кб) скачиваний230 раз(а)

Пример 6.11. В ректификационную колонну непрерывного дей­ствия додается смесь, в которой молярная доля СН4 30 % и N2 70 %. Смесь поступает в количестве 1000 м3/ч в парообразном состоянии при ра6с=10кгс/см2 и температуре насыщения. Объемный рас­ход (в мя/ч) указан при нормальных условиях. В результате раз­деления в колонне получаются газообразные продукты: фракция метана с содержанием 3 % N2 и фракция азота с содержанием 5 % СН4.
Скачать решение(66.83 Кб) скачиваний225 раз(а)

Пример 6.12, Определить высоту и диаметр верхней (укреп­ляющей) части насадочной ректификационной колонны для раз­деления смеси метанол - вода при атмосферном давлении. Б ко­лонну подается 1500 кг/ч исходной смеси, в которой молярная до­ля спирта 40% и воды 60 %. Молярная доля спирта в дистилляте 97,5 %, в кубовом остатке 2 %. Число флегмы R = 1,48, В качест­ве насадки применены кольца 25х25х3 мм. Колонна работает в режиме эмульгирования.
Скачать решение(36.46 Кб) скачиваний243 раз(а)

Пример 6.13. В ректификационной ко­лонне непрерывного действия разделяется под атмосферным давлением смесь этанол-вода, молярная доля этанола в смеси 25%. Требуемое содержание спирта в дистилляте 80 %, допускаемое содержание спирта в кубовом остатке не выше 0,1 %. Определить рабочее число флегмы и относительные молярные расходы питания, подаваемого острого водяного пара и кубо­вого остатка, (здесь отсутствует обычный куб-испаритель - ис­точник паров кубовой жидкости.)
Скачать решение(35.06 Кб) скачиваний231 раз(а)

Пример 6.14. Определить число тарелок ректификационной колонны, необходимое для разделения смеси метанол - вода под атмосферным давлением. Молярная доля метанола в питании хF=0,3, в дистилляте хD=0,9, в кубовом остатке хW=0,05. Флегмовое число R=2. Зависимость коэффициента обогащения ? от состава жидкости приведена ниже в первых двух строках:

 

Пример 6.14. Определить число тарелок
Скачать решение(32.9 Кб) скачиваний260 раз(а)


Пример 6.15, Определить для нижней колонны двухколонно­го воздухоразд ели тельного аппарата (рис. 6.15) объемы образую­щегося азота и кубовой жидкости, обогащенной кислородом, счи­тая на 1 м3 поступающего воздуха. Чистота получаемого азота 98 % ; жидкость куба содержит 40 % кислорода.

Романков, Флисюк задача 6.15

Рис. 6.15 - Ректификация жидкого воздуха в двух совмещенных колоннах (к примерам 6.15 и 6.16).
Скачать решение(9.45 Кб) скачиваний235 раз(а)

Пример 6.16. Определить чис­ло флегмы и объемы получаемых азота и кислорода (считая на 1 м3 воздуха) в верхней колонне двух­колонного воздухоразделительного аппарата (рис. 6.15), учитывая данные предыдущего примера и принимая, что чистота азота 99%, а кислорода 98 %.
Скачать решение(24.68 Кб) скачиваний244 раз(а)

Пример 6.17. В ректификационной колонне непрерывного действия разделяется 1790 кг/ч смеси хлороформа и бензола с на­чальным содержанием хлороформа 35,8% (масс.). Концентрации летучего компонента в верхнем продукте 96% , в кубовом остатке 7,8% (масс.). Флегмовое число равно 3,0. Определить уравнения рабочих линий процесса для верхней и нижней частей колонны, необходимую поверхность теплопередачи дефлегматора и расход воды в нем при ее нагреве от 21 до 44 °С. Коэффициент теплопе­редачи от конденсирующихся паров к воде в дефлегматоре К= 760 Вт/(м2·К).
Скачать решение(38.64 Кб) скачиваний265 раз(а)

Пример 6.18. Определить необходимое число реальных таре­лок для непрерывного разделения 2,8 т/ч смеси ацетон - бензол. Состав исходной смеси хF=0,35, дистиллята хD=0,85 и кубовой жидкости хW=0,03 (мол.). Среднее значение коэффициента обо­гащения (КПД) на тарелках составляет 0,74. Коэффициент из­бытка флегмы 1,3 от теоретически минимального значения. Оп­ределить также расходы верхнего и нижнего продуктов и явный вид уравнений рабочих линий процесса.
Скачать решение(29.62 Кб) скачиваний252 раз(а)

   
Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100