Медленноменяющиеся параметры процесса
Расход воды, охлаждающей теплообменник и дефлегматор ___ л/с
Температура воды, поступающей в теплообменник ___ 0С
Температура воды, на выходе теплообменника ___ 0С
Температура воды, поступающей в дефлегматор ___ 0С
Температура воды на выходе из дефлегматора ___ 0С
Обработка опытных данных
Для средних значений параметров основного этапа ректификации по объемным вычисляют мольные концентрации спирта в исходной смеси ХF и дистилляте Хp. Пересчитывают расходы исходной смеси F и дистиллята Р в мольные. Из уравнений материального баланса колонны находят расход и концентрацию кубового остатка по уравнениям
W=F – P, Хw=(FXF – PXp)/W, (1)
где F, P, W-расходы исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кмоль/с;
Xf. Xp. Xw-составы исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, мол. доли.
Определяют флегмовое число R – отношение расхода флегмы к расходу дистиллята и рассчитывают количество пара G, поднимающегося по колонне. Зная величину G и диаметр колонны (Ду= 20 мм), определяют скорость пара в свободном сечении колонны w. Скорость пара в колонне можно также рассчитать, определив количество пара из уравнения теплового баланса дефлегматора [1, 2] (этот расчет может быть использован как проверочный).
По справочным данным строят на миллиметровой бумаге кривую равновесия y=f(x) на диаграмме у-х (рисунок 5) и отмечают на оси абсцисс значения концентраций исходной смеси ХF дистиллята Хр и кубового остатка Хw.
Затем на диаграмму у-х наносят рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Уравнения рабочих линий, получают из уравнений материального баланса. Они имеют следующий вид:
для укрепляющей части колонны:
(2)
для исчерпывающей части колонны:
(3)
где х, у–концентрация жидкости и пара в любом сечении колонны, мол. доли;
f – отношение расхода исходной смеси к расходу дистиллята.
Вычисляют отрезок, который отсекает рабочая линия верхней части колонны на оси ординат (рисунок 6). Через точку А (хр= ур) и полученный отрезок проводят рабочую линию верхней части колонны. Через точку Д (хw= уw) и точку С проводят рабочую линию нижней части колонны. Между равновесной и рабочими линиями строят ступени изменения концентраций (рисунок 6). Каждая ступень соответствует одной теоретической тарелке. Определив число теоретических ступеней nТ, и, зная число реальных тарелок в колонне n, находят среднее значение КПД тарелки по уравнению
Рисунок 5 – Определение числа теоретических тарелок
Величина КПД тарелки зависит от гидродинамических условий и физико-химических свойств пара и жидкости.
При работе колонны «на себя» дистиллят не отбирается, т.е. флегмовое число равно бесконечности 
. В этом случае рабочая линия колонны совпадает с диагональю.
Оформление отчета
Отчет составляется индивидуально каждым студентом и включает в себя: название, цель лабораторной работы, краткое описание методики эксперимента, рабочие записи в виде таблицы 1, определение числа теоретических тарелок, определение КПД ректификационной колонны, выводы о проделанной работе.
Контрольные вопросы
1. Какой процесс разделения веществ называется ректификацией? Какие при этом используются отличия физических свойствах разделяемых веществ?
2. Какие смеси называют смеси азеотропными или нераздельно кипящими? Почему их нельзя разделить с помощью ректификации?
3. Почему стандарт устанавливает концентрацию спирта-ректификата, равную %. Какие дополнительные требования предъявляются к этому продукту?
4. Как устроена ректификационная колонна? Какие устройства используются в ней в качестве элементов для увеличения контактного взаимодействия движущихся в колонне фаз?
5. С чем связано захлебывание ректификационной колонны? Как можно его обнаружить и предотвратить?
6. Как работает ректификационная колонна при равенстве флегмового числа нулю? Как меняется степень очистки и концентрация получаемого этилового спирта?
7. Какие из веществ, содержащиеся в спиртосодержащем сырье относятся к легко- или низкокипящим: альдегиды, ацетоны, тяжелые спирты, метиловый спирт, сивушные масла? Которые из них отгоняются сразу после выхода спирта-ректификата?
8. Почему отбор пищевого спирта завершается при достижении температуры его паров на 0.1 выше а не ниже 78,3 °С?
Литература
1. Богданов Ю.П., Зотов В. Н., Колосков С.П. и др. Справочник по производству спирта. Оборудование, средства механизации и автоматизации. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1983, 343 с.
2. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. Введение в теорию глубокой очистки веществ. – М. Наука, 1981. – 320с.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа……………………………………………………2
Содержание работы……………………….……………………………..2
Описание лабораторной установки…………………………………….6
Требования безопасности………………………………………………..10
Порядок выполнения работы…………………………………………..11
Обработка опытных данных……………………………………………16
Оформление отчета………………………………………………………17
Контрольные вопросы…………………………………………………..18
Литература……………………………………………………………….18