Таким образом, равновесный процесс разделения раствора с хн=0,15 содержит четыре теоретических ступени разделения (ЧТТ=4) при получении дистиллята с заданной концентрацией хд =95,5% и кубового остатка хк=0,01.

На разделение поступает Gн=1000 кг раствора. Так как все концентрации выражены в мольных долях, целесообразно массу раствора выразить в молях, для этого рассчитываем среднюю молекулярную массу исходного раствора

Мср=0,15*Мацетона+(1-0,15)*Мводы=0,15*58+0,85*18=8,7+15,3=24

Gн=1000*103/24=41666,66 моль

Схема материальных потоков приведена на рис. 5.4 (все концентрации выражены в мольных долях ацетона)

Тогда общий баланс:

Gн=Gд+Gк (5.1)

Баланс по ацетону:

Gнхн=Gдхд+Gкхк (5.2)

Решая систему уравнений (4.1) и (4.2), получаем:

Gд=Gн[(хн-хк)/(хд-хк)]=41666 [(0,15-0,01)/(0,955-0,01)]=6172,83 моль;

Gк=Gн-Gд=41666,66-6172,83=35493,83 моль.

Если на первую тарелку поступает начальный раствор в количестве Gm=500 кг=500/24=20,83 кмоль при температуре 80,2 0С (точка М), то он будет выкипать до концентрации хм=5,5% и образует пар с концентрацией ум=49%. Схема материального баланса приведена на рис. 5.5, из которого следует:

Gm=Gn+Gp (5.3)

Gmхн= Gnум+Gpхм (5.4)

Решая систему уравнений (5.3) и (5.4), получаем:

Gn=Gm[(хн-хм)/(ум-хм)]=20830 [(0,15-0,055)/(0,49-0,055)]=4549 моль;

Gp=Gm-Gn=20830-4549=16281 моль.

Рис. 5.5. Схема материального баланса на первой тарелке

Таким образом, в результате разделения получили:

концентрированный раствор ацетона Хд=95,5% который, если не может быть использован в производстве, должен быть направлен на дальнейшее разделение специальными методами ректификации или экстракции.

очень разбавленный раствор ацетона Хк=1,0% или

Что существенно превышает ПДК в воде (2,2 мг/л), а значит отправляем этот раствор на биологическую очистку.

Еще статьи по теме

Особо охраняемые ландшафты Беларуси
Ландшафтоведение - физико-географическая наука, предметом исследования которой выступают сложные природные территориальные и антропогенные комплексы - ландшафты. Важнейшей научной предпосылкой формирования ландшафтоведения явилась идея вза ...

Экологическое состояние почв в Санкт-Петербурге
Почвенный покров - это тонкая, самая поверхностная часть континентов земного шара, которая обеспечивает круговорот веществ и энергии на поверхности Земли. Через нее идет восприятие солнечной энергии, преобразование ее в продукты, необходим ...