Этанол–су бинарлы қоспасын бөлуге арналған ректификациялық колоннаны есептеу

Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3
1. Процесс сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
2. Бастапқы қоспа және алынған өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
3. Аппараттың конструктивті материалын таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..8
4. Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..9
5. Қосымша аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...22
6. Негізгі және қосалқы аппараттарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе
Өнеркәсіптің химиялық, мұнай химиялық, фармацевтикалық, тағам және басқа да салаларында екі немесе одан да көп сұйық қоспаларын жеке құрамдарға бөлу қажеттігі жиі туындайды. Ерекше мысалға мұнай өнімдерінің әртүрлі ұшпалық қасиеттері бар жеке фракцияларға бөлінуі жатады.
Бөліну процесі мынаған негізделген: қоспалар құрайтын барлық сұйықтарда әртүрлі ұшпалық қасиет болады, басқаша айтқанда – бірдей қысымда әртүрлі қайнау температурасы болады. Сұйықтардың осындай қасиетінің салдары болып сұйық қоспа үстіндегі бу компоненттері мөлшерінің әртүрлі болуы табылады. Қоспа үстіндегі бу – көбірек ұшқыш компоненттердің жалпыланған булары. Егер осындай булар қоспасын сұйық фазадан бөліп алса және толық конденсацияласа, онда алынған конденсаттың құрамы будың құрамындай болады. Демек, алынған жаңа сұйық қоспа бастапқыға қарағанда жоғары дәрежеде байытылған өте ұшқыш компонент болады.
Мұндай бөлу үшін ректификациялық колонна деп аталатын аппараттарда iске асатын ректификацияпроцесі кең қолданылады.
Ректификация – бу қоспасы мен сұйық қоспасының әрекеттесуі нәтижесінде біртекті сұйық қоспаларының құрайтын заттарға немесе құрайтын заттар топтарына бөлінуі.
Бұл курстық жобада этанол - су бинарлы қосылысты ректификация процесі арқылы бөлу қарастырылады. Сонымен қатар үздіксіз әрекетті ректификациялық колонна есептеліп, жобаланады.
Курстық жұмыстың мақсаты – этил спиртін этанол-су қоспасынан бөліп алу, ректификациялық қондырғының оптималды режимін таңдау, материалдық ағынды есептеу болып табылады.

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Насков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» Изд. «Химия» 1987г.
2. Ю.И. Дытнерский «Основные процессы и аппараты химической технологии», Изд. «Химия» 1983г.
3. Г.С.Людмирская, Т.А.Барсукова, А.М.Богомольный «Равновесие – жидкость- пар» Изд «Химия», 1987г.
4. И.Л.Иоффе, «Проектирование процессов и аппаратов химической технологии», Химия, 1991г.
5. Н.Н.Лебедев «Химия и технология основого органического и нефтехимического синтеза», Химия, 1988г.
6. Интернет-деректер

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3
1. Процесс сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
2. Бастапқы қоспа және алынған өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
3. Аппараттың конструктивті материалын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .8
4. Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
5. Қосымша аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22
6. Негізгі және қосалқы аппараттарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...26
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе
Өнеркәсіптің химиялық, мұнай-химиялық, фармацевтикалық, тағам және басқа да салаларында екі немесе одан да көп сұйық қоспаларын жеке құрамдарға бөлу қажеттігі жиі туындайды. Ерекше мысалға мұнай өнімдерінің әртүрлі ұшпалық қасиеттері бар жеке фракцияларға бөлінуі жатады.
Бөліну процесі мынаған негізделген: қоспалар құрайтын барлық сұйықтарда әртүрлі ұшпалық қасиет болады, басқаша айтқанда - бірдей қысымда әртүрлі қайнау температурасы болады. Сұйықтардың осындай қасиетінің салдары болып сұйық қоспа үстіндегі бу компоненттері мөлшерінің әртүрлі болуы табылады. Қоспа үстіндегі бу - көбірек ұшқыш компоненттердің жалпыланған булары. Егер осындай булар қоспасын сұйық фазадан бөліп алса және толық конденсацияласа, онда алынған конденсаттың құрамы будың құрамындай болады. Демек, алынған жаңа сұйық қоспа бастапқыға қарағанда жоғары дәрежеде байытылған өте ұшқыш компонент болады.
Мұндай бөлу үшін ректификациялық колонна деп аталатын аппараттарда iске асатын ректификацияпроцесі кең қолданылады.
Ректификация - бу қоспасы мен сұйық қоспасының әрекеттесуі нәтижесінде біртекті сұйық қоспаларының құрайтын заттарға немесе құрайтын заттар топтарына бөлінуі.
Бұл курстық жобада этанол - су бинарлы қосылысты ректификация процесі арқылы бөлу қарастырылады. Сонымен қатар үздіксіз әрекетті ректификациялық колонна есептеліп, жобаланады.
Курстық жұмыстың мақсаты - этил спиртін этанол-су қоспасынан бөліп алу, ректификациялық қондырғының оптималды режимін таңдау, материалдық ағынды есептеу болып табылады.

1. ПРОЦЕСС СИПАТТАМАСЫ
Ректификация процесі - қайнау температурамен ажыратылатын, яғни еритін компоненттегі сұйық қоспалардың бөлінуімен сипатталатын диффузиялық процесс болып табылады. Ректификация сұйықтардың біртіндеп булануы мен булардың конденсациялануының көп сатылы процесі түрінде болады. Аталған процесті бірнеше рет қатарынан сұйық және бу фазасының контактіленуі арқылы жүзеге асырылады. Егер бастапқы қоспа қайнау температуралары әр түрлі екі компоненттерден құралатын болса, онда төмен температурада қайнайтын компонент буға айналады, ал жоғары температурада қайнайтын компонент сұйық күйінде қалады. Пайда болған бу конденсацияланады. Алынған сұйықтық дистиллят деп аталады. Буланбай қалған сұйықтық қалдық деп аталады. Айдау нәтижесінде төмен температурада қайнайтын компонент дистиллятқа, ал жоғары температурада қайнайтын компонент қалдыққа өтеді. Бұл процесті жай айдау деп атайды. Жай айдауда қоспаны компоненттерге толық бөліп, таза күйінде алу мүмкін емес.
Алғашқыда қарастырылған сұйық пен бу фазалары тепе - теңдік күйінде болмайды, бірақ та фазалар өзара бүкіл процесс бойымен жүргенде осы күйге келуге тырысады. Сонымен қатар әрбір фазада температура мен қысым бірте - бірте бірқалыпты күйге келіп отырады да, олардың арасында компоненттері де өз ретімен орын ауыстырып қалыпқа келеді. Осы бу мен сұйық фазасының контактісі, яғни тепе - теңдік күйге келген жүйесі - идеалды немесе теориялық, ал бұл контактты жүзеге асыратын қондырғы - теоретикалық тәрелке деп аталады.
Сондай-ақ бұл процесс - көп жағдайда абсорбция процесінде де қолданылатын контактілі элементтері (насадка, тәрелке) бар коллонналы аппараттарда жүзеге асырылады. Абсорбция процесімен ұқсастық белгілері бар болғанмен ректификация өзіндік жақтарымен (коллонаның үстіңгі және астыңғы бөлігінде сұйық пен бу фазасындағы әртүрлі жүктіліктің арақатынастарымен, биіктігі бойынша анықталу коэффициентінің түрленуімен сонымен бірге масса және жылу процестерінің жүруімен ) ерекшеленеді.
Біртекті сұйық қоспаларды компоненттерге толық бөлу ректификация процесімен атқарылады.
Ректификация процесін қарапайым көп сатылы қондырғыда өткізуге болады: I-сатыда бастапқы қоспа буланады; II-сатыға I-сатыда қалған сұйық беріліп буланады; III-сатыға II-сатыда қалған сұйық беріледі және т.с.с.
Сұйық қоспаларын ықшамды ректификациялық колонналарда толық ажырату экономикалық тиімді.
Ректификация процесі мерзімді және үздіксіз әрекетті қондырғыларда әр түрлі қысымда (атмосфералық,вакуумда және атмосфералық қысымнан жоғары) өткізіледі.
Жоғары температурада қайнайтын қоспаларды вакуумда, ал қалыпты температурада газ күйінде болатын қоспаларды жоғары қысымда ажыратады.
Ректификация процесінің 2 түрі бар: экстрактивті ректификация және азеотропты ректификация.
Қайнау температуралары бір-біріне жақын компоненттерден құралған қоспаларды бөлу - экстрактивті ректификация деп аталады. Ал, бөлінетін азеотропты қоспаға үшінші компонентті қосу арқылы бөлу - азеотропты ректификация деп аталады.
Ректификациялық қондырғыларда негізінен 3 түрлі аппараттар қолданылады: табақшалы, насадкалы және қабықшалы.
Табақшалы-үлкен өнімділікті және бу мен сұйық көлемдерін үлкен аралықта өзгертетін қондырғылар.
Насадкалы-аппараттағы қысымдар айырмасы аз болғанда және үлкен мөлшерде сұйықтың ұсталып қалуы қажет болғанда қолданылады.
Қабықшалы-ысытқанда термиялық беріктігі аз қоспаларды вакуумда ректификациялау үшін қолданылады.

2. Бастапқы қоспа мен алынған өнім сипаттамасы
Этил спирті (этанол) - өзіне тән иісі бар түссіз сұйықтық. Қайнау температурасы - 78,3°С. Сумен барлық мөлшерде араласады. Егер спирттің құрамында 4-4,5% су болса, оны ректификат, ал сусыз спиртті абсолютті спирт деп атайды. Сусыз спиртті су тартқыш заттар (СаО, СuSO4) қосып қайнатып алады. Соның бірі - глюкозадан (жүзім қанты) ашытқы қатысында мына жалпы реакция бойынша алады:
С6Н12О6 -- 2С2Н5ОН + 2СО2
Мұндай жолмен алынған спирт таза болады, тамақ өнеркәсібінде және медицинада пайдаланылады. Целлюлозаны гидролиздеп алынған спиртті гидролиз спирті деп атайды:
(С6Н10О5)n + nH2O -- nC2H5OH
Бұл әдіс өте тиімді, себебі тамақ өнімдері, картоп, бидай пайдаланбайды. Бірақ гидролиз спиртінде басқа қосымша өнімдер болады, соның бірі - этанол. Сондықтан мұндай спирт көбіне техникада қолданылады, тамақ өнімдері үшін пайдалануға болмайды. Синтездік жолмен этил спиртін этиленді гидратациялап алады. Этанол дәрі-дәрмек жасауда, зарарсыздандырғыш зат ретінде медицинада пайдаланылады. Этил спирті химия өнеркәсібінде сірке қышқылын, бояу, синтездік каучук, диэтил эфирін және т.б.заттар алуда қолданылады. Ең арзан еріткіштердің бірі. Этанол адам организміне есірткілік әсер етеді. Спирт миға әсер етіп, жүйке клеткаларын уландырады. Осыдан адамның ақыл-ойы, сөйлеу, ойлау қабілеттері, қимыл үйлесімділігі бұзылады.
Су - түссіз, иіссіз, дәмсіз сұйықтық. Массалық құрамы: Н -- 11,19%, О -- 88,81%. Молекулалық массасы 18,0153. Су планетамыздағы ең көп тараған заттардың бірі. Су - біршама инертті биологиялық еріткіш сұйықтық, онда көптеген органикалық және бейорганикалық заттар ериді, бірақ олардың ерігіштіктері әр түрлі.
Су табиғатта ең көп таралған зат: ол жер шарының (34) бөлігін алады. Бу түріндегі су атмосферада көп. Таза су - түссіз және иіссіз сұйықтық. Судың қайнау температурасы 1000С, ал қату температурасы 00С. +40С кезіндегі судың тығыздығы 1гмл, бұл оның ең жоғарғы мәні. Мұз судан жеңіл. Су - тұрақты зат. Оның сутекке және оттекке ыдырауы 10000С-тан жоғары температурада жүреді. Су химиялық белсенді қосылысқа жатады. Судың тазалығының өлшемі оның қасиеттерінің тұрақтылығы мен электрөткізгіштігі болып саналады. Тек 35-40 рет вакуумда қайталап, айдағаннан кейін ғана судың қасиеттері өзгермейді. Су өте көп қолданылады. Сусыз тіршілік жоқ. Суды сутек алуда шикізат ретінде пайдаланады, органикалық синтезге қатысады, қатты отынды газдандыру үшін қолданылады. Су негізгі химиялық өнеркәсіптің (азот және күкірт қышқылдарының өндірісі және т.б.) басты салаларында қолданылады.

3 . Аппараттың конструктивті материалын таңдау
Химиялық технологияда машиналарды дайындауда қара металл және қорытпалары (болат, шойын) негізгі конструктивті материал ретінде қолданылады.
Этанол және су коррозиялық активті заттар болып саналмайды. Олардың колоннадағы жұмыс температурасы 100С-тан аспайды, сондықтан аппараттың негізгі детальдарының конструктивті материалы ретінде болатты таңдаймыз, Ст 3 ГОСТ 380-94. Бұл 10-нан 200С-қа дейін температурада агрессивті емес ортада жұмыс істейтін химиялық аппараттың жабдықтарын дайындау үшін қолданылады.

4. Негізгі аппаратты есептеу
Этанол - су бинарлы қоспасын бөлуге арналған ректификациялық колоннаны есептеу.
1. Бастапқы қоспа үшін өнімділігі F = 6 кгс.
2. Жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы ( % есебімен ) бастапқы қоспада xf = 34%; дистиллятта xp = 93%; кубтық қалдықта xw = 3,2% .
3. Суытатын судың бастапқы температурасы tб= 240С.
4. Бастапқы қоспа қайнау температурасына дейін қаныққан су буымен р = 0,25 МПа қыздырылады.
5. Дефлегматордың су кеңістігіндегі қысым 0,1 МПа.
6. Ректификациялық колоннаның типі - тарелкалы деп таңдалды.
Материалдық баланс
Колоннаның өнімділігін дистиллят Р және кубтық қалдық W бойынша материалдық баланс теңдеуінен табамыз:
F = xp + xw (4.1)
мұндағы: F - бастапқы қоспа өнімділігі, кгс; xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
6 = Р + W
6 ∙ 0,34 = Р ∙ 0,93 + W ∙ 0,032
Осыдан табамыз:
W = , (4.2)
мұндағы: F - бастапқы қоспа өнімділігі, кгс; xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; р - қысым, МПа
W = = 3,94 кгс.

Р = F - W (4.3)
мұндағы: Р - дистиллят, кмолькмоль; W - кубтық қалдық, кмолькмоль; F - бастапқы қоспа өнімділігі, кгс.
Р = 6 - 3,94 = 2,06 кгс.
Келесі есептеулерді жүргізу үшін бастапқы қоспа, дистиллят пен кубтық қалдық концентрациясын мольдік үлеспен анықтау керек:
XF = , (4.4)
мұндағы: XF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; Мсп және Мсу - этил спирті және судың молекулалық массасы, кгкмоль.
XF = = 0,168;
мұндағы: 46, 18 - этил спирті мен судың молекулалық массасы, кгкмоль.
xp = ,
мұндағы: xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; Мсп және Мсу - этил спирті және судың молекулалық массасы, кгкмоль
xp = = 0,83.
xw = , (4.5)
мұндағы: xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; Мсп және Мсу - этил спирті және судың молекулалық массасы, кгкмоль.
xw = = 0,013.
Анықтамадан алынған мәліметтер бойынша 0,1 МПа сұйық пен будың тепе - теңдіктегі қайнау температуралары мен құрамы арқылы бинарлы қоспаның қайнау температурасының қисығы және х - у координатасында тепе - теңдік қисығын саламыз.
х, % мол.
0,00
1,90
9,66
16,61
26,08
39,65
50,79
57,32
67,63
74,72
89,43
у, % мол.
0,00
17,00
43,75
50,69
55,80
61,22
65,64
68,41
73,85
78,15
89,43
T, ºС
100,0
95,50
86,70
84,10
82,30
80,70
79,80
79,3
78,64
78,41
78,15

Диаграммадан (1) А нүктесін xw = уw = 0,013 және С нүктесін xp = уp = 0,83 координаталарымен салады, ал тепе - теңдік қисығында абцисса xF = 0,168 В′ салады. С нүктесінен В′ нүктесі арқылы диаграмма ординатасына дейін сызықты жүргізеді. Ордината осінде қима шығады, ол өзара Вmax = 0,435.
Яғни,
Вmax = xр (Rmin + 1) (4.6)
мұндағы: xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
Rmin = ; (4.7)
мұндағы: Rmin - флегманың минималды саны; у٭F - тепе - теңдік күйде болатын будағы компоненттің концентрациясы; хF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
Rmin = = 0,91.
R = Rmin ∙β (4.8)
мұндағы: Rmin - флегманың минималды саны; R - жұмысшы флегма саны; β - флегманың шығыс коэффициенті.
Флегманың минималды санын Rmin келесідей формула арқылы анықтаймыз:
Rmin = = 0,91
мұндағы у٭F = 0,515 тең болады.
Флегманың шығыс коэффициенті β = 1,7 деп қабылдаймыз.
Жұмысшы флегма саны
R = 1,7 ∙ 0,91 = 1,547

Жылулық баланс
Жылулық балансты есептеу үшін бастапқы қоспаның кубтық қалдықпен дистилляттың қайнау температурасын анықтаймыз.
Қайнау температурасын анықтау үшін абцисса осінде кубтық қалдықтың xw = 0,013, бастапқы қоспаның xF = 0,168 және дистилляттың хр = 0,83 құрамын енгіземіз. Алынған нүктелерден тігінен сызықты жүргіземіз. Қайнау температуралары қиылысу нүктелеріне сәйкес келеді. Бұл жағдайда кубтық қалдық үшін қайнау температурасы tw = 990C , бастапқы қоспа үшін tF = 870C , дистиллят үшін tp = 780C.

Бастапқы қоспа, дистиллят және кубтық қалдықтың жылу сыйымдылықтары (этил спирті және су қоспасын беретін) келесідей формула бойынша анықталады:
Ср = 3226,3 ∙ хр + 4190 ∙ хw; (4.9)
мұндағы: Ср - дистилляттың жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К); 3226,3 - 780С - ғы этил спиртінің жылу сыйымдылығы, Дж(кг∙ К); xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
Ср = 3226,3 ∙ 0,93 + 4190 ∙ 0,07 = 3293,76 Дж (кг ∙ К ).
Сw = 3394 ∙ хw + 4190 ∙ хр (4.10)
мұндағы: Сw - кубтық қалдықтың жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К); 3394 - 870С - ғы этил спиртінің жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К); xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; 4190 - судың тұрақты жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К).
СF = 3394 ∙ 0,032 + 4190 ∙ 0,968 = 4164,53 Дж (кг∙К).
СF = 3477,7 ∙ хр + 4190 ∙ хF; (4.11)
мұндағы: СF - бастапқы қоспаның жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К); 3477,7 - 990С - ғы этил спиртінің жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К); хF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; 4190 - судың тұрақты жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К).

СF = 3477,7 ∙ 0,34 + 4190 ∙ 0,65 = 3947,82 Дж (кг ∙ К).
t = 780C болғандағы флегма буының қалыптасу жылуын анықталады:
rф = 845 ∙ 0,93 + 2307 (1- 0,93) = 947,34 кДЖкг = 947,34∙ 103 Джкг;
мұндағы: r = 845 кДЖкг - этил спиртінің t = 780C болғандағы будың меншікті жылуы; r = 2307 кДЖкг - су буының меншікті жылуы.
Колоннадан шығатын бу энтальпиясы келесі формуламен анықталады:
Ібу =rф+ ср ∙ 78;
мұндағы: rф - t = 780 C-ғы флегма буының қалыптасу жылуы, Дж(кг∙К); ср - дистилляттың жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К)
Ібу = 947,34 ∙ 103 + 3293,76 ∙ 78 = 1204253,28 Джкг
Кубтағы шығысы бойынша жылуды 3 % тең деп қабылданды.
Жылулық жоғалтуларды ескере отырып, колоннаның кубтық бөлігінде жылу шығысын келесі формула бойынша анықталады:
Q = 3,94 ∙ ( 4164,53 ∙ 99 - 3947,82 ∙ 87) + 2,06 ∙ 1,547 ∙ 947,34 ∙ 103 +
+ 2,06 (1204253,28 - 3947,82 ∙ 87) + 0,03; (4.12)
мұндағы: Q - жылу шығысы, Вт; Q = 5063418,4 Вт.
Колонна түбіндегі ысытатын будың шығысы :
Gr п = ; (4.13)
мұндағы: Q - жылу шығысы, Вт; Gг. п - бу шығысы; кгс.
Gг. п = = 2,36 кгс ;
Тоңазытқыштарда су температурасының 200С көтерілуін қабылдай отырып, дефлегматордағы су шығысын анықтаймыз:
G′ = р ∙ (1 + ) ∙ rф (4190 ∙ 20) (4.14)
мұндағы: G′ - дефлегматордағы су шығысы, кгс; р - дистиллят, кмолькмоль; xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, rф - t = 780 C-ғы флегма буының қалыптасу жылуы, Дж (кг∙К); кмолькмоль; 4190 - судың тұрақты жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К).
G′ = 2,06∙ (1 + 1,547 ) ∙ 947,34∙ 103 (4190 ∙ 20 ) = 59,3 кгс;
Дистиллят тоңазытқышында:
G′′ = р ∙ ср (78 - 30) (4190 ∙ 20); (4.15)
мұндағы: G′′ - дистилляттағы тоңазытқыштың су шығысы, кгс; р - дистиллят құрамы, кмолькмоль; ср - дистиллятта қайнайтын компонент құрамы, кмолькмоль; 4190 - судың тұрақты жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К).
G′′ = 3,94 ∙ 3293,76 (78 - 30) (4190 ∙ 20) = 7,4 кгс;
Кубтық қалдықтың тоңазытқышында :
G′′′ = р ∙ сw ( 99 - 30) (4190 ∙ 20) (4.16)
мұндағы: G′′′ - кубтық қалдықтың тоңазытқыштағы су шығысы, кгс; р - дистиллят құрамы, кмолькмоль; сw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; 4190 - судың тұрақты жылу сыйымдылығы, Дж (кг∙ К).
G′′′ = 3,94 ∙ 4164,53 (99 - 30) (4190 ∙ 20) = 13,5 кгс;
Судың жалпы шығыны мынаған тең болады:
Gсу = G′ + G′′ + G′′′ (4.17)
мұндағы: Gсу - судың жалпы шығыны, кгс; G′ - дефлегматордағы бу шығысы, кгс; G′′ - дистилляттағы тоңазытқыштың су шығысы, кгс; G′′′ - кубтық қалдықтың тоңазытқыштағы су шығысы, кгс;
Gсу = 59,3 + 7,4 + 13,5 = 80,2 кгс.

Технологиялық есептеу
Колонна арқылы өтетін бу мен сұйықтың көлемін анықтау.
Ең алдымен бу мен сұйықтың мольдік массаларын, колоннадағы сұйық пен будың орташа мольдік және массалық концентрацияларын анықтаймыз.
Колоннаның жоғарғы бөлігіндегі сұйықтың орташа мольдік құрамы:
хж.орт.м = ( хр + хF) 2; (4.18)
мұндағы: xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; хF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
хж.орт.м = (0,83 + 0,168)2 = 0,499.
Колоннаның төменгі бөлігінде:
хтөм.орт.м = ( хF + xw) 2; (4.19 )
мұндағы: хF - бастапқы қоспаның құрамы, кмолькмоль; xw - кубтық қалдықтың құрамы, кмолькмоль.
хтөм.орт.м = ( 0,168 + 0,013)2 = 0,09.
Колоннаның жоғарғы бөлігіндегі сұйықтың орташа массалық құрамы:
ж.орт.су = ( хр + хF) 2; (4.20)
мұндағы: хF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; xp - дистиллятта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
ж.орт.су = (0,93 + 0,34)2 = 0,635.
Колоннаның төменгі бөлігінде:
төм.орт.су = ( хF + xw) 2; (4.21)
мұндағы: xw - кубтық қалдықта жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль; хF - бастапқы қоспада жеңіл қайнайтын компоненттің құрамы, кмолькмоль.
төм.орт.су = ( 0,34 + 0,032) 2 = 0,186.
Колоннаның жоғарғы бөлігіндегі сұйықтың орташа мольдік массасы:
Мсу = Мсп ∙ хж.орт.м + Мсу ∙ 0,377 (4.22)
мұндағы: хж.орт.м - сұйықтың орташа мольдік құрамы; Мсп және Мсу - этил спирті және судың молекулалық масасы, кг кмоль.
Мж = 46 ∙ 0,499 + 18 ∙ 0,501 = 32 кгкмоль;
Колоннаның төменгі бөлігінде:
Мт = Мсп ∙ 0,09 + Мсу ∙ 0,91; (4.23)
мұндағы: Мсп - этил спирті молекулалық масасы, кг кмоль; Мсу - судың молекулалық масасы, кг кмоль.
Мт = 46 ∙ 0,09 + 18 ∙ 0,91 = 20,52 кгкмоль
Дистилляттың мольдік массасы:
Мр = Мсп ∙ хр + Мсу (1 - хр); (4.24)
мұндағы: Мсп және Мсу - этил спирті және судың молекулалық масасы, кгкмоль; ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.