background image

Wojciech Piątkowski

Wykład IV

DESTYLACJA I REKTYFIKACJA

zadania

Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska

P o l i t e c h n i k a

  

 R

 

z e s z

 

o

 

w s k a   

i m.  I g n a c e g o   Ł u k a s i e w i c z a

W  y

 

d

 

z

 

i

 

a

 

ł  C

 

h

 

e

 

m

 

i

 

c

 

z

 

n

 

y

background image

W kolumnie rektyfikacyjnej o działaniu ciągłym 
poddano rozdziałowi mieszaninę benzen-toluen.  
Surówka w ilości 3.33 kg/s zawiera 50% mas. 
składnika bardziej lotnego i dopływa do kolumny 
jako: 

a) ciecz wrząca,
b) para nasycona

c) ciecz zimna o temp. 30

o

C

d) para mokra – mieszanina ¾ pary nasyconej i ¼ 

cieczy wrzacej.

Należy otrzymać destylat o stężeniu 96% mas. oraz 
ciecz wyczerpaną o stężeniu 3% mas. składnika 
bardziej lotnego. Obliczyć potrzebną ilość półek 
teoretycznych oraz nr półki zasilanej. 

background image

Przeliczenie przepływów  masowych na molowe 

oraz odpowiednio ułamków:

(

)

1

A

B

A

A

B

A

A

u M

x

u M

u M

=

+ -

x

AS

 = 0.55

x

AD

 = 0.97

x

AW

 = 0.035

       
 

     

     

AS

AD

Aw

S

D

W

S u

D u

W u

=

+

=

+

D = 1.835 kg/s
W = 1.495 kg/s

'       

     

     

AS

AD

Aw

S

D

W

S x

D x

W x

=

+

=

+

D = 0.0216 kmol/s
W = 0.0174 kmol/s

'

0.021 0.018 0.039[kmol/s]

A

A

A

B

A

B

m

u

m S

m

m

S

M

M

� =

� =

+

=

+

=

u

AS

 = 0.5

u

AD

 = 0.96

u

AS

 = 0.03

background image

Linia operacyjna kolumny wzmacniającej przechodzi przez punkt 

A

Linia operacyjna kolumny odpędowej przechodzi przez punkt 

B

Linia surówki przechodzi przez punkt 

F

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

B

F

A

Kroki postępowania:

1. Wrysować stężenia na osi 

x

2. Wyznaczyć położenie punktów:

A;B;F 

na przekątnej kwadratu 

background image

Linia surówki: 

1

q

tg

q

=

-

c)

  Surówka  dopływa  jako  ciecz  zimna  o 

t  

30

o

:

i

s

 < i’   q > 1  tg  > 1  45

o

 <  < 90

o

i

= [ x

AS

 C

pA

 + (1- x

A

C

pB

t

S

  

[J/kmol]

i’

  

= [ x

AS

 C

pA

 + (1- x

A

C

pB

t

wrz

i’’

  

i’

  

r

t

wrz

 = 91.4

o

C – tabl. V-9 

background image

i

= [0.55*148 320 + 0.45* 152 260] * 30 = 2 447.28 

+ 2 055.50 =  4502.78 [kJ/kmol]

i

  

= [0.55*148 320 + 0.45* 152 260] * 91.4 = 7 

456.05 + 6 262.42=  13 718.47 [kJ/kmol]

2

1

i i

i

i

r

y r M

=

=

tabl. I-29 
= 0.55 * 78*39.44*10

4

 + 

0.45*92*36.22*10

4

 =

 16 919.76 + 14 995.08 = 31 914.84 
[kJ/kmol]

i

’’

  

= 13 718.47 + 31 914.84 =  45 

663.31[kJ/kmol]

45663.31 4502.78

1.288

45663.31 13718.47

q

-

=

=

-

1.288

4.472

1 1.288 1

q

tg

q

=

=

=

-

-

   = 77.4

o

1

1

;

1

1

1

A

A

As

q

As

q

y

x

x

b

x

q

q

q

=

-

=

-

-

-

b

q

 = 0.55/(1.288 – 1) = 

1.91

background image

Kroki postępowania c.d.:

3. Wyznaczyć przebieg prostej 

q” 

na wykresie: 

       

z wartości odciętej 

b

q 

lub z kąta nachylenie tej 

prostej 

  

4. Wyznaczyć współrzędne punktu 

P

min

, obliczyć 

wartość 

R

min

 , obliczyć wartość 

R

rz

 , obliczyć 

wartość 

nanieść

 tę wartość na oś „

y

”, 

wyznaczyć położenie punktu 

P

5. Poprowadzić górną linię operacyjną w położeniu 

„rzeczywistym” przez punkty 

i

 P,

6. Poprowadzić dolną linię operacyjną w położeniu 

„rzeczywistym” przez punkty 

i

 P,

7. Wyznaczyć współrzędne punktu 

P

8. Wstawić współrzędne punktów do równania 

dolnej linii operacyjnej 

i

 

P

  

i rozwiązując 

układ 2 równań o 2 niewiadomych wyznaczyć 
parametry tej prostej.

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

B

F

A

P

min

*

min

min

*

min

min

AD

AP

AP

AP

x

y

R

y

x

-

=

-

R

min

= 0.85

R

rz

z*R

min

 

Zał. R

rz

= 2 

1

1

0.97 0.32

1

2 1

AD

b

x

R

=

=

=

+

+

przebieg 
linii operacyjnej 
kolumny wzmacniającej: 

{

b

P

background image

Kroki postępowania c.d.:

9. Wyznaczyć ilość stopni teoretycznych metodą 

MacCabe-Thiele zgodnie z procedurą na 
następnym przeźroczu

10.Wyznaczyć numer półki zasilanej
11.Obliczyć ilość półek teoretycznych metodą 

Sorela „z półki na półkę” według zasad 
pokazanych na wykładzie oraz przy 
rozwiązywaniu punktów a) i b) zadania

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

B

F

A

P

min

Metoda Mc Cabe-
Thiele

P

n

t  

11 

n

zas  

= 5 

background image

Linia surówki: 

d)

 Surówka dopływa jako para mokra

 

:

i’ < i

s

 < i’’    0 < q < 1   tg  = < 0     90

o

 <  < 180

o

i

  

= 13 718.47 

[kJ/kmol]

i

’’

  

= 45 

663.31[kJ/kmol]

i

= 0.75* i

’’

 

+ 0.25* i

  

= 0.75* 45 663.31 + 0.25* 13 

718.47 = 
37 667.1 [kJ/kmol]

45663.31 37667.1

0.25

45663.31 13718.47

q

-

=

=

-

0.25

0.25

0.333

1 0.25 1

0.75

q

tg

q

=

=

=

=-

-

-

-

   = 161.6

o

b

q

 = 0.55/(– 0.333 – 1) = – 

1.883

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

B

F

A

P

min

*

min

min

*

min

min

AD

AP

AP

AP

x

y

R

y

x

-

=

-

R

min

= 1.46

R

rz

z*R

min

 

Zał. R

rz

= 2 

1

1

0.97 0.32

1

2 1

AD

b

x

R

=

=

=

+

+

przebieg 
linii operacyjnej 
kolumny wzmacniającej: 

{

b

P

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

B

F

A

P

min

P

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

n

t  

13 

n

zas  

= 7 

background image

W kolumnie rektyfikacyjnej o działaniu okresowym 
poddano rozdziałowi mieszaninę benzen-toluen.  
Surówka w ilości 333 kg zawiera 50% mas. 
składnika bardziej lotnego
Należy otrzymać destylat o stężeniu 96% mas. 
oraz ciecz wyczerpaną o stężeniu 3% mas. 
składnika bardziej lotnego. Przyjąć liczbę powrotu 
R = 2 R

min

. Obliczyć potrzebną ilość półek 

teoretycznych na początku oraz na końcu procesu. 

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

P

kmin

P

pmin

A

*

min

min

*

min

min

AD

AP

AP

AP

x

y

R

y

x

-

=

-

R

minp

= 0.91

R

rzp

z*R

min

1.82 

R

mink

= 13.38

R

rzk

z*R

min

26.77

b

p

b

k

b

p

0.34

b

k

0.035

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

A

b

p

b

k

n

tp  

background image

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10

20

30

40

50

60

70

80

90

y

A

 [%

 m

ol

]

x

A

 [% mol.]

x

AS

x

AD

x

AW

A

b

k

n

tk  


Document Outline