В ректификационной колонне непрерывного действия получается 200 кг/ч уксусной кислоты с концентрацией 70% (мол

В заданной бинарной смеси низкокипящим компонентом является вода (tкип=1000С), которая переходит в дистиллят, а высококипящим – уксусная кислота (tкип=118,10С), остающаяся в кубовом остатке.
Определяем мольные доли воды в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке:
xF=1-0,31=0,69;
xD=1-0,08=0,92;
xW=1-0,70=0,30
Рассчитываем показатель В:
В=xDR+1;
В=0,924+1=0,184
По справочным данным (табл. 2) о равновесии между фазами в системе вода – уксусная кислота строим график (рис. 1) для определения числа ступеней изменения концентраций.
Таблица 2 – Состав жидкости и пара в системе вода - уксусная кислота
х, кмоль/кмоль смеси у, кмоль/кмоль смеси Т, 0С
0,000 0,000 118,1
0,050 0,092 115,4
0,100 0,167 113,8
0,200 0,302 110,1
0,300 0,425 107,5
0,400 0,530 105,8
0,500 0,626 104,4
0,600 0,716 103,2
0,700 0,795 102,1
0,800 0,864 101,3
0,900 0,930 100,6
1,000 1,000 100,0
Рис . 1 –Диаграмма равновесного состава фаз в системе вода-уксусная кислота
Согласно выполненным расчетам и графическим построениям определяем число изменения ступеней концентрации при флегмовом числе 4, которое составляет 8.
Уравнения материального баланса процесса ректификации имеют вид:
GF=GD+GW;
GF∙xF-=GD∙xD-+GW∙xW -
Подставив известные величины, получим:
GD+200=GF;
GD∙0,92+200∙0,30=GF∙0,69
Решая полученную систему уравнений, находим:
GD=339,13кгч;
GF=539,13кгч
Для выполнения тепловых расчетов определяем температуры смеси по высоте колонны (рис. 2).
Рис. 2 – Диаграмма t-x,y системы вода - уксусная кислота
Рассчитываем удельную теплоту парообразования дистиллята по формуле:
r=rв∙хв-+rук∙1-хв-,
где хв- - массовая доля воды в дистилляте;
rв,rук-удельная теплота парообразования воды и уксусной кислоты при температуре конденсации, Дж/кг.
Удельная теплота парообразования воды при 100,50С составляет rв=2257039 Дж/кг, удельная теплота парообразования уксусной кислоты при 100,50С составляет 406264 Дж/кг [1, с