Ректификация раствора ацетона в воде
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
0,01 моль ацетона |
(1-0,01) моль Н2О |
0,01*58г ацетона |
1*18 г. Н2О |
С=(0,01*58*1000)/0,99*18=32,54 г./л |
1000 г. воды |
Что существенно превышает ПДК в воде (2,2 мг/л), а значит отправляем этот раствор на биологическую очистку.
Еще статьи по теме
Проблемы парникового эффекта и разрушение озонового слоя
Современное человечество живет в эпоху небывалого
развития научно-технического прогресса, сопровождающегося активным воздействием
на природную среду. И хотя в последние десятилетия принимаются меры по ее
охране и оздоровлению, тем не менее ...
Морфометрическая характеристика мелких млекопитающих лесов Чёнковской зоны отдыха города Гомеля
Большинство
видов мелких зверьков, живут в норах. Они имеют важное значение в
функционировании любого биоценоза и хозяйственной деятельности человека.
Например, они не только обуславливают существование связанных с ними хищников,
но и вли ...