химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

браженные на рис. XI-1, б, являются непременной составной частью ректификационных установок.

:б ?

Рис. XI-1. Схемы аппаратов для простой дистилляции жидких смесей:

а — аппарат для непрерывной однократной дистилляции: / — нагревательная камера;

3 — сепарацнонный сосуд; 3 — конденсатор; 4 — выход дистиллята; 5 — выход кубового остатка; б — аппараты для постепенной дистилляции: 1 — с нагревательными змеевиками и рубашкой; 2 — с горизонтальной нагревательной трубчатой камерой;

4 — с горизонтальной ^-образной нагревательной камерой; 4 — с внутренней вертикальной трубчатой камерой и центральной циркуляционной трубой; 5, 6 — соответственно с вертикальной и горизонтальной выносными трубчатыми нагревательными камерами.

1. Однократная простая дистилляция

Допустим, что в аппарат (рис. XI-1, а) поступает W\ кмоль/с бинарной смеси с абсолютной мольной концентрацией низкокипящего компонента хг моль/моль при температуре кипения tv а из аппарата уходит №3 кмоль/с кубового остатка с концентрацией х2 при температуре t2. Если отводимый пар (дистиллят) имеет концентрацию низкокипящего компонента i/2, то должно удовлетворяться следующее уравнение материального баланса: Wxxx = = WiXi + (W1- г/з, откуда

И?! _ y,-xa . Wi-W* = ? Wx-W2 _ ,х, п

Гг у,-хх' Wt Wx у,-х, 1

Если уходящие из сепарационного сосуда жидкая и паровая фазы находятся в равновесии, то в диаграмме / — х, у (рис. XI-2, а) величины хх—хг, у2—х2 и уг—хх изобразятся отрезками ab, ас и be, причем

W1/W, = ac/bcl (W1 — Wi)№2 = ablbc:, (W1 — Wi)/W1 = ab/ac (XI. Ia) Легко видеть, что с ростом конечной температуры кипения U возрастает отрезок ab и уменьшается отрезок be, т. е. увеличивается выход дистиллята и падает количество кубового остатка.

502

При этом, однако, уменьшается концентрация низкокипящего компонента в дистилляте. Очевидно, располагая диаграммой равновесия t — х, у для дистиллируемой жидкой смеси и соотношениями (XI.1) и (XI.1а), можно по заданному значению г/2 (с ним сопряжен х2) найти количество дистиллята и кубового остатка или, задавшись последним, определить их составы (г/2 и х2). ?

Для определения расхода тепла Q на осуществление рассматриваемого процесса дистилляции можно воспользоваться уравнением теплового баланса: Q + Wjix = W2i'x + (Wt — №2) »д, где i'x и ix — энтальпии исходной жидкой смеси и кубового остатка; (д — энтальпия паров дистиллята.

Соотношения (XI. 1) справедливы для каждого компонента любой многокомпонентной смеси. Так, например, для произвольного г'-го компонента

ч>1=(«ч - w2Vwi=(*; - *ш - *п=(*г - *i)/K Ci - 01 <а>

где x't и x"i — концентрации 1-го компонента в исходной смеси н кубовом остатке; t/J — концентрация 1-го компонента в дистилляте; щ — коэффициент распределения (константа равновесия) 1-го компонента при рабочих температурах и давлении.

Из выражения (а) находим:

*1 = *г/[Н-ФИ*,--I)] (б)

Написав выражения, аналогичные (б), для всех п компонентов смеси и просуммировав их по частям, получим:

Я П ,

1=1 1=1

Зная состав и расход исходной смеси, можно определить по уравнению (XI.2) методом последовательного приближения количества и составы дистиллята и кубового остатка.

2. Постепенная простая дистилляция

Рассмотрим общий случай, когда в дистилляционный куб, куда первоначально загружено Wx кмоль бинарной смеси с концентрацией низкокипящего компонента хг, непрерывно притекает "VP7! кмоль/с той же смеси, а отводится D{ кмоль/с паров (дистиллята). По истечении т с количество жидкости в кубе составит:

W = W1+(W'1-D'1)T = W1 + [№- 1)Лр] W[x (В)

где i|>= W{/D[ = const.

Дифференцируя уравнение (в), получаем:

dW = [(if - l)/i|>] W[ dx (г)

503

Обозначив через Х И У мгновенные равновесные концентрации жидкой и паровой фаз в дистилляционном кубе, напишем уравнение материального баланса по низкокипящему компоненту:

d (Wx) = (И?;*; - D[y) dx = W\ ft - y№) dx (д)

После подстановки значения W\ DX из выражения (г) и интегрирования находим:

х,

^Т'П^°1 у + Н-ЦХ-ХЯ (XL3)

где W% — количество кубового остатка.

(XI.3a)

В частном случае, когда количество притекающей в дистилля-ционный куб жидкой смеси равно количеству уходящих паров, WT = W2 = const, и уравнение (д) принимает следующий вид: WX DX = W{ (XI — У) DX, откуда

Щ f dx Wi T 1 y-4

(XI.36)

Наконец, если в дистилляционный куб единовременно загружается Wt кмоль исходной жидкой смеси и в процессе дистилляции она больше не притекает, т. е. W\ = 0 и i|> = 0, то

dx

\ J

Уравнения (XI.3), (XI.За) и (XI.36) решаются графическим способом, причем равновесные концентрации Х и У заимствуются из диаграммы фазового равновесия дистиллируемой жидкой смеси. Во всех случаях эти уравнения позволяют рассчитать количество кубового остатка (следовательно, и дистиллята) при заданной концентрации ХГ, или же решить обратную задачу.

В периодических процессах дистилляции концентрация низкокипящего компонента в дистилляте уменьшается по мере исчерпывания этого компонента в куб

страница 47
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Предлагаем приобрести в КНС монитор Philips - федеральный мегамаркет компьютерной техники.
карт для гироскутера купить
сборная бытовка металлическая
kiss билеты 2017

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(27.04.2017)