Взаимное влияние аппаратов

ВЗАИМНОЕ  ВЛИЯНИЕ АППАРАТОВ

 

Задание

 

Четырехстадийная ХТС включает в себя реактор емкостного типа, ректификационную колонну, узел компаундирования (аппарат с мешалкой), узел фильтрования и очистки. В процессе ректификации из продукта в виде дистиллята выпаривается х₂ % объемных вещества. В узле компаундирования к кубовому остатку добавляют х₃ % объемных новых реагентов. После узла фильтрования и очистки выход готового продукта составляет х₄ % объемных.

Продолжительность стадий равна τ₁, τ₂, τ₃ и τ₄ часов соответственно.

Требуется наработать партию продукта объемом С.

Исходные данные:

x₂ = 50 %;

x₃ = 60 %;

x₄ = 45 %;

τ₁ = 15 ч;

τ₂ = 6 ч;

τ₃ = 10 ч;

τ₄ = 6 ч;

С = 450;

(1,5; 2,5; 3,5);

(1,8; 2,5; 3,6);

(2,0; 2,5; 3,8);

(1,8; 2,5; 4,0).

 

 

 

 

Решение

 

1 Последовательный режим функционирования ХТС с частичным перекрыванием стадий и режим ХТС с параллельным аппаратом.

Определим объем  жидкости в аппаратах

 

 

где V_вых – объем выхода продукта.

Выбираем  объем жидкости в первом аппарате V₁ = 3,5 м³.

Выбираем  следующие значения объема аппаратов

Определим число  партий продукта

 

 

где k – число циклов.

Подставив числовые значения в формулу (5), получим

Принимаем k = 358.

Определим время наработки при последовательном соединении аппаратов

 

 

где τ_L – интервал времени, равный продолжительности самой медленной стадии.

Самая медленная  первая стадия, поэтому принимаем  τ_L = 15 ч.

Подставим числовые значения в формулу (6) и получим

График последовательного режима функционирования ХТС с частичным перекрыванием стадий приведен на рисунке 1.

 

Определим время  наработки при параллельном соединении аппаратов.

В данном случае, продолжительность самой медленной  стадии будет равна

 

 

Принимаем τ_L = 10 ч.

Подставив числовые значения в формулу (6), получим

График режима функционирования ХТС с параллельным аппаратом представлен на рисунке 2.

 

 

2 Режим функционирования ХТС с промежуточными емкостями.

Определим объем  жидкости в аппаратах

 

 

Выбираем  объем жидкости в первом аппарате V₁ = 3,5 м³.

Подставив числовые значения в формулы (9) – (10), получим  следующие значения объема жидкости

Выбираем следующие объемы аппаратов

Определим число  партий продукта

Принимаем k₄ = 893.

Вычислим  время наработки продукта по следующей формуле

 

 

Подставим числовые значения в формулу (12) и получим

Определим объемы промежуточных емкостей

 

 

Подставив числовые значения в формулы (13) – (14), получим

График функционирования ХТС с промежуточными емкостями  представлен на рисунке 3.