Главная страница
Навигация по странице:

  • Тема: «Расчёт равновесия в системе пар-жидкость при разделении бинарной смеси в тарельчатой ректификационной колонне»

  • Расчёт равновесия в системе пар-жидкость при разделении бинарной смеси в тарельчатой ректификационной колонне

  • массообменные маликов. Контрольная работа по дисциплине Массообменные процессы химической технологии


    Скачать 41.54 Kb.
    НазваниеКонтрольная работа по дисциплине Массообменные процессы химической технологии
    Дата28.06.2022
    Размер41.54 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файламассообменные маликов.docx
    ТипКонтрольная работа
    #618586

    Министерство науки и высшего образования РФ
    Федеральное государственное бюджетное образовательное

    учреждение высшего образования

    «Магнитогорский государственный технический университет

    им. Г.И. Носова»
    Кафедра металлургии и химических технологий


    КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

    по дисциплине «Массообменные процессы химической технологии»
    Тема: «Расчёт равновесия в системе пар-жидкость при разделении бинарной смеси в тарельчатой ректификационной колонне»
    Исполнитель: Маликов Даниил Вадимович 3 курс, гр. зМХб 19-2

    Руководитель: Шубина Марианна Вячеславовна, доцент каф. М и ХТ

    Работа допущена к защите " ___" ___________ 20___ г.

    Работа защищена " ___" _________ 20___ г. с оценкой ________________________

    Магнитогорск, 2022

    Министерство науки и высшего образования РФ
    Федеральное государственное бюджетное образовательное

    учреждение высшего образования

    «Магнитогорский государственный технический университет

    им. Г.И. Носова»
    Кафедра металлургии и химических технологий


    ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

    по дисциплине «Массообменные процессы химической технологии»
    Тема: «Расчёт равновесия в системе пар-жидкость при разделении бинарной смеси в тарельчатой ректификационной колонне»
    Студенту: Маликову Даниилу Вадимовичу

    Вариант – 7

    Исходные данные:

    Смесь: толуол – п-ксилол

    Производительность

    установки по исходной смеси F = 15000 кг/ч

    Составы жидкости, масс.доли НК:

    исходной смеси хF =0,75

    дистиллята хP = 0,95

    кубового остатка хW = 0,020

    Давление в колонне (среднее) 0,0995 МПа


    Срок сдачи: «___»______________ 20___г.
    Расчёт равновесия в системе пар-жидкость при разделении бинарной смеси в тарельчатой ректификационной колонне

    Парциальное давление пара каждого компонента для идеальных жидких смесей зависит от температуры и пропорционально мольной доли данного компонента в жидкости (закон Рауля):

    (1)

    (2)

    где рнкк и рвкк - парциальные давления низкокипящего и высококипящего компонентов, Па;

    Рнкк и Рвкк - упругость, или давление насыщенных паров над чистыми компонентами, Па;

    х - содержание низкокипящего компонента в жидкости, мольн. доли.

    Общее давление пара над жидкостью равно сумме парциальных давлений (закон Дальтона):

    , (3)

    . (4)

    Парциальное давление компонента можно получить по закону Дальтона:

    . (5)

    Или с учетом выражения (1) получаем:

    , (5а)

    где ункк – содержание низкокипящего компонента в парах, мольн. доли.

    При совместном решении уравнений (1) и (5) можно получить равновесный состав пара:

    , (6)

    где α – относительная летучесть НКК.

    При решении приведенных уравнений строятся следующие графики:

    а) изобара равновесных составов, называемая кривой равновесия, определяющая равновесные составы пара и жидкости при постоянном давлении (рисунок 1);

    б) изобары температур кипения и конденсации, определяющие температуру кипения жидкости и температуру конденсации паров заданного состава (рисунок 2).

    Для построения этих графиков необходимо задаться рядом температур, лежащих между температурами кипения толуола (110,6 °С) и чистого уксусной кислоты (142°С).

    Давление паров отдельных компонентов при заданных температурах находится по уравнению Антуана:

    (7)

    где Р – давление паров над чистым компонентом при какой-то температуре, мм рт.ст.;

    Т – температура, К;

    А, В, С – эмпирические константы (см. для заданных по условию веществ в справочнике Рида на образовательном портале).
    Таблица 1 – Значения констант А, В, С

    Соединение

    А

    В

    С

    Толуол

    6,0507

    1328,171

    217,713

    П-ксилол

    6,25485

    1537,082

    223,068


    Таблица 2 – Расчет равновесия смеси этиловый спирт – уксусная кислота


    t, 0C


    T, K


    Pнкк, мм.рт.ст.


    Pвкк, мм.рт.ст.

    х

    (формула 4), мольн. доли

    у

    (формула 5а), мольн. доли

    110,6

    383,6

    45,42166

    40,37983

    1,00

    1,00

    111

    384

    45,48795

    40,44672

    0,986719

    0,988173

    114

    387

    45,98541

    40,94913

    0,887931

    0,898965

    117

    390

    46,48332

    41,45278

    0,788826

    0,807276

    120

    393

    46,98164

    41,95763

    0,689363

    0,713049

    123

    396

    47,48036

    42,46365

    0,5895

    0,616227

    126

    399

    47,97944

    42,97081

    0,489193

    0,516748

    129

    402

    48,47887

    43,47907

    0,388401

    0,41455

    132

    405

    48,9786

    43,98841

    0,287081

    0,309567

    135

    408

    49,47862

    44,4988

    0,185188

    0,201732

    138

    411

    49,97889

    45,01019

    0,082679

    0,090976

    141

    414

    50,4794

    45,52257

    -0,02049

    -0,02277

    142

    415

    50,64629

    45,69357

    -0,05503

    -0,06137

    Давление паров толуола при температуре 110,6 0С по формуле (7):

    мм. рт. ст.

    При температуре 110,6 0С давление паров п-ксилола равно:



    Давления паров этилового спирта Pнкк и уксусной кислоты Pвкк при других температурах в указанном интервале находятся аналогично, и данные заносятся в таблицу 2.

    По упругости паров компонентов при различных температурах находятся равновесные составы: для жидкости формула (4) и пара формула (5а), причем общее давление берётся Р = 45,421 мм рт. ст. (которое было рассчитано выше по формуле (7), и у каждого варианта оно свое).

    Равновесный состав для жидкости при температуре 110,6 0С по формуле (4):

    1,00.

    Равновесный состав для пара при температуре 110,6 0С по формуле (5а):



    Определяем состав смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных долях по низкокипящему компоненту по уравнению:

    (8)

    Пересчитаем по формуле (8) составы в мольных долях:

    1) исходное питание ХF = ;

    2) дистиллят ХР = 0,956;

    3) кубовый остаток ХW= .

    На основании расчетных данных строятся изобары равновесия y – x (см. рисунок 1) и изобары температуры кипения и конденсации (см. рисунок 2).


    Рисунок 1 - Диаграмма равновесия составов пар-жидкость


    Рисунок 2 - Изобары компонентов


    написать администратору сайта