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

Создание оборотного водоснабжения на станции очистки гальванических стоков
Гальванические покрытия являются одним из эффективных методов защиты от коррозии, они также широко применяются для придания поверхности деталей ряда ценных специальных свойств: повышенной твердости и износостойкости, высокой отражательной ...

Проблема загрязнения атмосферы
Возраст планеты Земля составляет около 4.5 млрд. лет. Срок огромный по меркам возраста человека. А всегда ли Земля была такой, какой мы её представляем сегодня? Конечно же нет. На планете никогда не затухали геологические процессы, изменяю ...