Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова»

Химико-фармацевтический факультет

Кафедра охраны окружающей среды и рационального

использования природных ресурсов

Ректификация

Лабораторно-практическая работа № 13

по процессам и аппаратам химической технологии

и защиты окружающей среды

Чебоксары 2011

Цель и последовательность выполнения работы

Цель: Изучение основ расчета процесса ректификации.

Общая последовательность выполнения работы

1. Изучить теоретическую часть и подготовить устные ответы на контрольные вопросы.

2. Выполнить и сдать расчетную часть работы.

3. Изучить устройство экспериментальной установки и порядок выполнения опытов. Провести опыты, заполнить таблицу 6 измерений и показать на t-x-y и у-х диаграммах рабочие линии проведенных процессов. Написать выводы по работе. Защитить экспериментальную часть работы.

1 Теоретическая часть

1.1 Основные понятия, определения

Дистилляция – процесс извлечения летучих веществ из жидкости путем их испарения и последующей конденсации полученных паров.

Парциальная конденсация – частичная конденсация смеси паров летучих веществ.

Ректификация – процесс разделения смеси летучих веществ путем осуществления массообмена между неравновесными потоками пара и жидкости, которые движутся противотоком.

Дистиллят – продукт процесса ректификации, обогащенный легколетучими компонентами (ЛЛК).

Кубовый остаток – продукт процесса ректификации, обогащенный труднолетучими компонентами (ТЛК).

Составные части ректификационной колонны:

верхняя - укрепляющая, концентрирующая часть;

нижняя - исчерпывающая, отгонная часть.

Теоретическая ступень – часть ректификационной колонны, на которой изменение концентрации равно движущей силе массообмена по концентрациям уходящих со ступени потоков пара и жидкости.

Тарелка массообменная барботажная – устройство для массообмена при прохождении отдельных пузырьков и струй пара (газа) через слой жидкости.

Эффективность тарелки по паровой фазе – отношение фактического изменения концентрации ЛЛК в паровом потоке к теоретически возможному при достижении фазового равновесия.

Флегмовое число – отношение потока флегмы, возвращаемого в колонну, к потоку дистиллята, который выводится как продукт разделения.

Константа фазового равновесия – отношение мольных концентраций компонента в паровой и жидкой фазах в условиях фазового равновесия.

Азеотропная смесь – смесь, при кипении которой образуется паровой поток такого же состава, что и состав жидкости.

2.2 Парциальное давление компонента в паровой смеси

Парциальным называют давление, которое оказывал бы компонент, если бы он один занимал весь объем при температуре смеси. Равновесное парциальное давление компонента над жидкой смесью рассчитывают в соответствии с законами Дальтона и Рауля

, (1a)

где P_ и P_i^о(T) – абсолютное общее давление в системе и давление насыщенных паров компонента, Па, кПа, МПа, мм рт. ст.;

y_i и x_i – мольная доля i-го компонента в паровой и жидкой фазах;

_i – коэффициент активности компонента в жидком растворе.

Зависимость давления насыщенных паров чистого вещества от температуры описывается уравнением Антуана

. (1б)

Температуру начала кипения жидкого раствора (х₁, х₂, … x_i) и температуру начала конденсации паровой смеси (у₁, у₂, .. y_i) определяют по тождествам

, (1в)

. (1г)