Контакт оратора зі слухачами

Дата добавления: 2015-08-30; просмотров: 625

Парциальное давление пара каждого компонента для идеальных жидких смесей зависит от температуры и пропорционально мольной доли данного компонента в жидкости (закон Рауля):

р_нкк = Р_нкк * х (1)

р_вкк = Р_вкк * (1 – х) (2)

где р_нкк и р_вкк - парциальные давления низкокипящего и высококипящего компонентов, Па;

Р_нкк и Р_вкк - упругость, или давление насыщенных паров над чистыми компонентами, Па;

х - содержание низкокипящего компонента в жидкости, мольн. доли.

Общее давление пара над жидкостью равно сумме парциальных давлений (закон Дальтона):

Р = р_нкк + р_вкк = Р_нкк * х + Р_вкк * (1 – х) (3)

Решая это уравнение относительно х, получаем:

х = (Р – Р_вкк)/(Р_нкк – Р_вкк) (4)

Парциальное давление компонента можно получить по закону Дальтона:

р_нкк = Р*у_нкк или Р_нкк*х = Р*у_нкк (5)

где у_нкк - содержание низкокипящего компонента в парах, мольн. доли.

При совместном решении уравнений (1) и (5) можно получить равновесный состав пара:

у_нкк = р_нкк /Р = Р_нкк *х/(Р_нкк * х + Р_вкк * (1 – х)) = α*х/(1+(α – 1)*х, (6)

где α – относительная летучесть НКК.

При решении приведенных уравнений строятся следующие графики:

а) изобара равновесных составов, называемая кривой равновесия, определяющая равновесные составы пара и жидкости при постоянном давлении (рисунок 2);

б) изобары температур кипения и конденсации, определяющие температуру кипения жидкости и температуру конденсации паров заданного состава (рисунок 3).

Для построения этих графиков необходимо задаться рядом темпе­ратур, лежащих между температурами кипения чистого бензола (80,1°С) и чистого о-ксилола (144,4°С).

Давление паров отдельных компонентов при заданных температу­рах находится по уравнению Антуана

lg P = A – B/(C + t), (7)

где Р – давление паров над чистым компонентом при какой-то температуре, мм рт.ст.;

t – температура, ⁰С;

А, В, С – эмпирические константы.

Таблица 1 – Значения констант А, В, С

Рисунок 2 – Диаграмма равновесия составов пар-жидкость

Рисунок 3 – Изобары компонентов

При температуре 80,1 ⁰С давление паров бензола равняется 760 мм рт.ст.

Давление паров о-ксилола при температуре 80,1 ⁰С по формуле (7):

lg P_о-к = 7 + 1475/(214 + 80,1) = 1,978. P_о-к = 95 мм рт.ст.

При температуре 90 ⁰С давление паров бензола равняется

lg P_бен = 6,91 + 1214/(221 + 90) = 3,0083. P_бен = 1020 мм рт.ст.

lg P_о-к = 7 + 1475/(214 + 90) = 1,138. P_о-к = 137,4 мм рт.ст.

Давления паров бензола и о-ксилола при других температурах в указанном интервале находятся аналогично и данные заносятся в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет равновесия смеси бензол – о-ксилол

По упругости паров компонентов при различных температурах находятся равновесные составы: жидкости формула (4) и пара формула (6), причем общее давление берётся Р = 760 мм рт.ст.

Определяем состав смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных долях по низкокипящему компоненту по уравнению

х = х_нкк/М_нкк/( х_нкк/М_нкк + (1 - х_нкк)/М_вкк) (8)

Пересчитаем по формуле (8) в мольные доли:

1)исходное питание х_F = 0,45/78/(0,45/78 + (1 – 0,45/106) = 0,527;

2)дистиллят х_Р = 0,918/78/(0,918/78 + (1 – 0,918/106) = 0,95;

3)кубовый остаток x_W = 0,0175/78/(0,0175/78 + (1 – 0,0175/106) = 0,021.

На основании расчетных данных строятся изобары равновесия х – у (см. рисунок 2) и изобары температуры кипения и конденсации (см. рисунок 3).