На диаграмме (рисунок 3.3) по данным приложения 4 построена зависимость температуры кипения метилового спирта в воде от состава раствора (нижняя кривая) и пара (верхняя кривая). Концентрация раствора, который поступает на ректификацию, равна хн=0,11=11% мольн. По первому закону Коновалова на монотонных участках равновесной кривой концентрации жидкой и паровой фазы различаются. Начальный раствор закипает при температуре 87,31◦С (точка D), при этом образуется пар (точка E) с концентрацией ун=87,64%. Это является теоретической основой разделения раствора, так как если сконденсировать полученный пар, то образуется раствор с концентрацией ха=ун много большей, чем концентрация исходного раствора.

Рисунок 3.3. Диаграмма состояния системы (МС)-Н20 (Р=760 Торр)

Равновесный процесс разделения раствора с хн=0,11 содержит 8 теоретических ступени разделения (теоретические тарелки; ЧТТ = 8) при получении дистиллята с заданной концентрацией xД =0,99 и кубового остатка xК=0,015.

На разделение поступает Gн=1200 кг раствора. Выразим эту массу в молях, для чего рассчитаем среднюю молекулярную массу раствора

Рисунок 3.4. Схема материального баланса процесса ректификации (все концентрации выражены в мольных долях (МС))

Тогда общий баланс:

(3.1)

Баланс по (МС):

(3.2)

Решая систему уравнений (3.1) и (3.2), получаем

На первую тарелку поступает раствор Gm=500 кг = 500/19,54 = 25,59 кмоль при температуре 92,36°С (точка М), и он выкипает до концентрации =5% и образует пар с концентрацией =26,3%.

Из схемы материального баланса (рисунок 3.5) следует

(3.3)

(3.4)

Решая систему уравнений (3.3) и (3.4), получаем

Рисунок 3.5 Схема материального баланса по первой тарелке

Таким образом в результате разделения получили:

· Концентрированный раствор (МС) xд=99% который, может быть использован в производственных целях;

· Очень разбавленный раствор с концентрацией xк=1,5% или

,015 моль (МС) - 0,985 моль Н2О,

,015∙32 г (МС) - 0,985∙18 г Н2О,

С (МС) - 1000 г Н2О,

Концентрация (МС) существенно превышает ПДК в воде равную 3мг/л[2]. Следовательно, раствор должен быть направлен или в технологический процесс или на биохимическую очистку.

Еще статьи по теме

Экономика природопользования
На рубеже II и III тысячелетий н. э. в мышлении человека и его практической деятельности происходит смена парадигмы. Экономические приоритеты, господствовавшие всю историю развития цивилизации вплоть до середины XX века, постепенно заменяю ...

Снижение уровня загрязненности реки
Системный анализ - это совокупность определенных научных методов и практических приемов решения разнообразных проблем, возникающих во всех сферах целенаправленной деятельности общества, на основе системного подхода и представления объекта ...