Курсовая работа: Ректификация формалина-сырца

Построение диаграмм

Для идеальных смесей диаграммы можно построить путем расчета, исходя из значений давлений паров чистых компонентов РН.К и РВ.К при различных температурах. Для этого можно воспользоваться уравнением:

(2.7)

Решив от относительно x, получим:

 (2.8)

Таким образом, выбрав ряд температур (в пределах между температурами кипения чистых компонентов), можно вычислить состав жидкости, кипящей при данной температуре. Далее, определив парциальное давление НК по формуле:

 (2.9)

находим состав паров:

 (2.10)

где, Робщ = 427 мм рт. ст. Давление общее соответствует давлению верха колонны.

Давление верха равно 0,057 Мпа;

Переводим в мм рт. ст.: 0,057*106Па*760 мм рт. ст. /101325 Па = 427,5 мм рт. ст.

Данные расчета сводятся в табл.12 (расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид).

Рассчитываем давление (Рн.к) для метанола.

Данные значений давлений низкокипящего компонента (метанол) при различных температурах берем из [1, стр.26 ].

Из данных [1, стр.26 ] рассчитываем давление при известных температурах.

Интервал температур от 64,7 до 98,9°С.

При температуре 60°С давление составляет 625 мм рт. ст., а при температуре 70°С давление равно 927 мм рт. ст.

1)  Находим давление при температуре 64,7°С:

(927 – 625)/10 = 30,2 на 1°С;

(64,7 – 60)*30,2 = 142,4;

625 + 142,4 = 767,4 мм рт. ст..

2) Находим давление при температуре 68,12°С:

(68,12 – 60)*30,2 = 246,1;

625 + 246,1 = 871,1 мм рт. ст..

При температуре 70°С давление составляет 927 мм рт. ст., а при температуре 80°С давление равно 1341 мм рт. ст.

3) Находим давление при температуре 71,54°С:

(1341 – 927)/10 = 41,4 на 1°С;

(71,54 – 70)*41,4 = 64,2;

927 + 64,2 = 991,2 мм рт. ст..

4) Находим давление при температуре 74,96°С:

(74,96 – 70)*41,4 = 206,7;

927 + 206,7 = 1133,7 мм рт. ст..

5) Находим давление при температуре 78,38°С:

(78,38 – 70)*41,4 = 349,2;

927 + 349,2 = 1276,2 мм рт. ст..

При температуре 80°С давление составляет 1341 мм рт. ст., а при температуре 90°С давление равно 1897 мм рт. ст.

6) Находим давление при температуре 81,8°С:

(1847 – 1341)/10 = 55,6 на 1°С;

(81,8 – 80)*55,6 = 100;

1341 + 100 = 1441 мм рт. ст..

7) Находим давление при температуре 85,22°С:

(85,22 – 80)*55,6 = 290;

1341 + 290 = 1631 мм рт. ст..

8) Находим давление при температуре 88,64°С:

(88,64 – 80)*55,6 = 480;

1341 + 480 = 1821 мм рт. ст..

При температуре 90°С давление составляет 1897 мм рт. ст., а при температуре 100°С давление равно 2621 мм рт. ст.

9) Находим давление при температуре 92,06°С:

(2621 – 1897)/10 = 72,4 на 1°С;

(92,06 – 90)*72,4 = 147,1;

1897 + 147,1 = 2044,1 мм рт. ст..

10) Находим давление при температуре 95,48°С:

(95,48 – 90)*72,4 = 391,4;

1897 + 391,4 = 2288,4 мм рт. ст..

11) Находим давление при температуре 98,9°С:

(98,9 – 90)*72,4 = 635,7;

1897 + 635,7 = 2532,7 мм рт. ст..

Данные расчета сводятся в табл.12 (расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид).

Рассчитываем давление (Рв.к) дла формальдегида.

Из экспериментальных данных о фазовом равновесии системы находятся константы А, В и С в уравнении Антуана, описывающего температурную зависимость давления паров некоторого гипотетического состояния формальдегида в чистом виде, но с учетом взаимодействия с водой [1, стр 35 ]. Полученное выражение имеет вид:

 (2.11)

 (2.12)

1)  Находим давление при температуре 64,7°С:

P = 70,3 мм рт. ст..

2) Находим давление при температуре 68,12°С:

P = 83,8 мм рт. ст..

3) Находим давление при температуре 71,54°С:

P =99,3 мм рт. ст..

4) Находим давление при температуре 74,96°С:

P = 117,2 мм рт. ст..

5) Находим давление при температуре 78,38°С:

P = 138 мм рт. ст..

6) Находим давление при температуре 81,8°С:

P = 161,4 мм рт. ст..

7) Находим давление при температуре 85,22°С:

P = 188,8 мм рт. ст..

8) Находим давление при температуре 88,64°С:

P = 219,3 мм рт. ст..

9) Находим давление при температуре 92,06°С:

P = 254,7 мм рт. ст..

10) Находим давление при температуре 95,48°С:

P = 293,8 мм рт. ст..

11) Находим давление при температуре 98,9°С:

P = 338,8 мм рт. ст..

Данные расчета сводятся в табл.12 (расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид)

Далее рассчитываем состав жидкости по формуле (2.8):

Данные расчета сводятся в табл.12 (расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид).

Находим состав паров по формуле (2.10):

Данные расчета сводятся в табл.12 (расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид).

Таблица 12 – Расчет равновесного состава жидкости и пара смеси метанол – формальдегид

Построение кривой равновесия пара и жидкости на диаграмме X – Y показано на рис.2.2. На осях откладывается максимальная концентрация низкокипящего компонента (в данном случае метанола) в паровой yм и жидкой xм фазах (100%), строится квадрат. Через полученную точку А и начало координат О проводим вспомогательную линию – диагональ ОА. Кривую равновесия строим в заданном масштабе по xм и yм при различных температурах (см. табл. 12). На пересечении перпендикуляров, восстановленных из точек x1, y1; x2, y2; x3, y3; … …, получаем точки А1, А2, А3, … Соединяя эти точки плавной линией, получаем кривую равновесия. Если линия равновесия лежит выше диагонали, то пары обогащаются низкокипящим компонентом. Чем ближе линия равновесия к диагонали, тем меньше разница составов пара и жидкости и тем труднее разделяется смесь при ректификации.

Страницы: 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