- •Рекомендуемая литература
- •1 Общие признаки массообменных процессов
- •Классификация массообменных процессов
- •3. Правило фаз гиббса применение к процессам массообмена
- •Массовый, мольный и объемный состав
- •4 Сущность процесса ректификации
- •I—процессы испарения; а—постепенное; б — однократное (ои); в—многократное;
- •5 Изобарные температурные кривые
- •5.2 Закон-Рауля-Дальтона
- •6 Уравнение и кривая равновесия фаз бинарной смеси
- •7 Энтальпийная диаграмма
- •Материальный и тепловой баланс ректификационной колонны
- •8 Уравнение рабочей линии
- •I — равновесная кривая; 2 — рабочая линия верхней части колонны; 3 — то же, нижней.
- •8.2 Уравнение рабочей линии нижней части колонны
- •9 Определение числа теоретических тарелок графическим методом
- •9.1 Расчет числа тарелок в концентрационной части колонны
- •9. 2 Расчет числа тарелок в отгонной части колонны
- •10.3 Расчет зоны питания
- •10 Эффективность тарелки
- •11 Способы создания орошения в колонне
- •12 Способы подвода тепла в низ колонны
- •13 Особенности перегонки с водяным паром
- •14 Выбор давления в ректификационной колонне
- •15 Ректификация многокомпонентных смесей
- •Классификация аппаратов колонного типа
- •Классификация контактных устройств
- •Насадки
- •13 Закономерности процесса ректификации
- •18 Абсорбция и десорбция
- •18.1 Сущность процессов абсорбции
- •18.2 Материальный баланс абсорбера
- •18.3 Расчет числа теоретических тарелок в абсорбере
- •18.4 Абсорбция сухих газов. Формула Кремсера
- •18.5 Процесс десорбции
- •18.6 Конструкции абсорберов
- •19 Закономерности процесса абсорбции
- •Специфические закономерности абсорбции
- •16 Экстракция
- •16.1.Сущность процесса экстракции
- •Требования к экстрагентам
- •16.2 Основные методы экстрагирования
- •Расчет однократной экстракции на треугольной диаграмме
- •17 Закономерности процесса экстракции
- •20 Адсорбция
- •20.1 Сущность процесса адсорбции
- •20.2.Характеристики адсорбентов
- •20.3 Изотерма адсорбции
- •0 Τ
- •20.5 Основы расчета адсорбера
- •19.Закономерности процесса адсорбции
I—процессы испарения; а—постепенное; б — однократное (ои); в—многократное;
II— процессы конденсации; а — постепенная; д - однократная (OK); в — многократная; 1, 1' — испаритель; 2, 2' ~ конденсатор; 3 — приемник; 4, 4' — испаритель; 5, 5' — разделительный сосуд (сепаратор).
В зависимости от назначения колонны могут быть полными, которые имеют концентрационную и отгонные секции, или неполными: укрепляющая колонна не имеет отгонной секции, а отгонная колонна - концентрационной секции. Кроме того, различают простые и сложные колонны. В простой колонне сырье разделяется на два продукта, а в сложной колонне число отбираемых продуктов более двух.
Таким образом, обосновали конструкцию аппарата для разделения бинарной смеси и необходимо доказать расчетными методами, что этот аппарат является приемлемым.
нет
Рис.4.2. Схема ректификационной колонны.
5 Изобарные температурные кривые
Построим изобары жидкости и пара ( при постоянном давлении). По оси абсцисс отложены концентрации жидкой и паровой фаз, по оси ординат - температура (рисунок 7.1, нижние кривые) . Получаются две кривые, которые имеют две общие точки: точку Апри , отвечающую температуре кипения бензола и точкуВпри , соответствующая температуре кипения толуола. КриваяАА1А2В, определяющая зависимость между температурой системы и составом жидкой фазы, называется линией кипения. КриваяАВ1В2В, определяющая зависимость между температурой системы и составом паровой фазы, называется линией конденсации или насыщенных паров.
Пары жидкости могут быть насыщенными и перегретыми. Насыщенным называется пар, находящийся в равновесии с жидкостью. Чем выше температура, тем выше давление, при котором находится данная равновесная система. Для насыщенных паров существует однозначная зависимость между давлением паров и температурой. Ненасыщенными (перегретыми) парами называются пары, которые при данных температуре и давлении образуют однофазную систему. Жидкая фаза отсутствует.
Равновесные паровая и жидкая фазы имеют одинаковые температуру и поэтому на изобарных температурных кривых равновесные составы фаз будут определяться точками пересечения горизонталей, с линиями кипения и конденсации, эти горизонтальные отрезки называются конодами (например А1В1).
Область диаграммы, лежащая под кривой АА1А2В, отвечает некипящей жидкости (точкаF).Область диаграммы выше кривой конденсацииАВ1В2В,отвечает перегретым парам (точкаЕ).
Любая точка, лежащая между кривыми конденсации и кипения, например точка C, характеризует двухфазную систему (пар-жидкость).
5.2 Закон-Рауля-Дальтона
Изобарные кривые можно построить экспериментально, а также расчетным методом.
Точка А1 на кривой кипения жидкости может быть найдена по закону Рауля. Парциальное давление компонентаpi идеального раствора равно произведению давления насыщенных паровPiпри данной температуре на мольную концентрацию компонента в жидкой фазеx’:
( 20 )
Давление насыщенных паров каждого компонента вычисляют по эмпирическим формулам. Например, по формуле Антуана
( 21 )
где А, В, С- константы, зависящие от свойств вещества и определяемые экспериментально;
t -температура.
Известно, что жидкость начинает кипеть при такой температуре, при которой давление ее насыщенных паров становится равным внешнему давлению.
Условие кипящей жидкости:
( 22 )
Откуда
- получили уравнение нижней изобары. ( 23 )
По закону Дальтона парциальное давление компонента газовой смеси равно произведению давления в системе на мольную долю компонента в газовой смеси
( 24 )
При равновесии давление во всех точках системы одинаково. Объединенный закон Рауля-Дальтона
pi = PБ x’i=P y’i. ( 25 )
, -уравнение верхней изобары ( 26 ).
Следовательно, при данных температуры и давления системы равновесные составы паровой и жидкой фаз однозначно определяются давлениями насыщенных паров компонентов смеси.