Способы выражения составов фаз — КиберПедия 

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Способы выражения составов фаз

2020-12-08 58
Способы выражения составов фаз 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

При расчете процессов ректификации составы жидкостей обычно задаются в массовых долях или в процентах, а для практического расчета удобнее пользоваться составами жидкостей и пара, выраженными в мольных долях или процентах.

Для дальнейших расчётов необходимо концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразить в мольных долях:

 

 (II.1.1)

 

где хА – мольная доля компонента А в жидкой фазе;

- массовая доля компонента А;

МА, МВ – молекулярные массы компонентов А и В: молекулярная масса ацетона – 58кг/кмоль, этилового спирта – 46кг/кмоль.



Материальный баланс процесса ректификации

 

Материальный баланс, основанный на законе сохранения массы вещества, составляется для определения количества материальных потоков в колонне.

Материальный баланс для всей колонны

 

 (II.2.1)

 

где GF – массовый расход исходной смеси, кг/с; GD – массовый расход дистиллята, кг/с;

 

Материальный баланс по кубовому остатку

 

 (II.2.2)

 

где GW – массовый расход кубовой жидкости, кг/с;

 

Из номограммы [2, с.565] следует, что при заданном давлении (760мм.рт.ст.) температура кипения ацетона равна 560С, этилового спирта – 830С.

В этом интервале выбирается произвольный ряд температур: 60, 64, 68, 70, 74, 78, 80. При этих температурах по номограмме [2, с.565] определяются давления паров ацетона и этилового спирта.

Для вычисления равновесных составов фаз используются законы Дальтона и Рауля.

Мольная доля низкокипящего компонента Х в жидкости определяется по уравнению

 

 (II.2.3)

 

Мольная доля низкокипящего компонента в паре у* рассчитывается по уравнению

 

 (II.2.4)

 

где РА , РВ – давления насыщенных паров низкокипящего и высококипящего компонентов соответственно, мм.рт.ст.; П – общее давление в системе, мм.рт.ст.

Данные по расчету равновесного состава фаз сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1. Равновесные составы жидкости и пар смеси ацетон – этиловый спирт при давлении 760 мм.рт.ст.

t, 0С Ра, мм.рт.ст. Рэ, мм.рт.ст. П, мм.рт.ст.
56 760 260 760 1 1
60 880 320 760 0,785 0,91
64 1000 380 760 0,613 0,81
68 1110 440 760 0,478 0,698
70 1200 460 760 0,405 0,639
74 1350 570 760 0,244 0,433
78 1550 660 760 0,112 0,228
80 1680 700 760 0,061 0,135
83 1800 760 760 0 0

 

По полученным данным о равновесии между жидкостью и паром строим изобары температур кипения и конденсации смеси на диаграмме t=f(x,y) (рисунок 1) и линию равновесия на диаграмме у=f(x) (рисунок 2).


Расчет флегмового числа

 

Минимальное флегмовое число можно рассчитать по формуле

 

 (II.3.1)

где - мольная доля низкокипящего компонента в паре, равновесном с исходной смесью, определяется по диаграмме х-у (рисунок 2).

Для нашего случая  Отсюда

 

 

Оптимальное флегмовое число найдем из условия получения минимального объема колонны, пропорционального произведению nT(R+1), где nT - число ступеней изменения концентрации (теоретическое число тарелок).

Расчет оптимального флегмового числа выполняем следующим образом:

а) задаемся рядом коэффициента избытка флегмы β в пределах от 1,1 до 5,0; определяем рабочее флегмовое число  и величину отрезка ;

б) откладываем отрезок В на оси ординат и проводим линии рабочих концентраций верхней и нижней частей колонны;

в) между равновесной и рабочими линиями в пределах концентраций xW и xD строим ступени, каждая из которых соответствует теоретической тарелке;

г) при каждом значении β определяем число теоретических тарелок nT и величину произведения nT(R+1).Результаты расчета сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Данные для расчета оптимального флегмового числа

β R B nT nT·(R+1)
1,1 2,464 0,241 16 55,424
1,75 3,92 0,17 12 59,04
2 4,48 0,15 11 60,28
2,8 6,272 0,11 9 65,448
3,6 8,064 0,092 8 72,512

д) по данным таблицы 2 строим график зависимости nT(R+1)=f(R) (рисунок 3) и находим минимальное значение величины nT(R+1). Ему соответствует флегмовое число R=2,5.

Эту величину и принимаем в дальнейших расчетах за оптимальное рабочее число флегмы. Число ступеней изменения концентраций при этом равно 16.



Поделиться с друзьями:

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.019 с.