2.1.2. Перерахунок масових концентрацій у молярні

Так як у законах фазової рівноваги наведені молярні концентрації, а склади сумішей задані в масових відсотках, то для подальших розрахунків їх необхідно навести до однієї розмірності.

Молярні концентрації вихідної суміші x_F, дистиляту x_Р та кубового залишку x_W знаходимо за формулою [7]:

, (2.3)

де x_а – молярна концентрація легколеткого компонента в суміші

– масова концентрація (масовий процент легколеткого компонента

в суміші;

М_а, М_в – молярні маси компонентів суміші

М_а=М_су = 76 кг/кмоль; М_в=М_чху = 154 кг/кмоль.

Тоді моль,

моль,

моль.

2.1.3 Температурний режим роботи колони

Температурний режим визначаємо графічним способом за допомогою ізобарної діаграми, яку будуємо в координатах t – х, у (рис. 2.1).

t – температура суміші;

х, у – концентрації низькокиплячого компоненту в рідині та рівноважній з нею паровій фазі (мол.%), які знайдені [6] та наведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 – Рівноважний склад системи Сірковуглець – чотирихлорвуглець

х	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
у	0	13,2	24	42,3	54,4	64,5	72,6	79,1	84,8	90,1	95	100
t, 0С	76,7	73,7	71	66	62,3	59	56,1	53,7	51,6	49,6	47,9	46,3

За заданим складом компонентів знаходимо:

температуру кипіння вихідної суміші:

t_F = 57⁰С при x_F = 46,5%;

температуру кипіння кубового залишку:

t_W = 72⁰C при x_W = 7,8%;

температуру дистиляту:

t_P = 47⁰C при x_P = 98,0%.

2.1.4 Розрахунок флегмового числа

Процеси періодичної ректифікації можуть здійснюватись при постійному флегмовому числі R або при постійному складі дистиляту.

В першому випадку в ході протікання процесу дистилят збагачується низкокиплячим компонентом і його відбирають у вигляді фракцій.

Досягти постійного складу дистиляту можна шляхом збільшення в часі подачі флегми.

Приймаємо роботу періодично діючої ректифікаційної установки з постійним складом дистиляту. Флегмове число при цьому постійно збільшується і найбільше його значення буде в кінцевий момент перегонки, коли склад рідини в кубі досягає заданої величини x_W [2]:

, (2.4)

де β – коефіцієнт надлишку флегми;

β = (1,4÷5); приймаємо β = 3.

R_min(k) – мінімальне флегмове число, яке розраховується згідно з виразом [2]:

, (2.5)

де – молярна частка низькокиплячого компонента в парі, рівноваж-ному з кубовим залишком складу Х_W. Знаходимо за рис. 2.1 або рис. 2.2.

При x_W = 7,8%, =19%= 0,19.

Робоче флегмове число, за яким визначають число теоретичних ступенів зміни концентрації, дорівнює:

R = 3 · 7.05 = 21,15.

Середнє значення мінімального флегмового числа для всього процесу визначається за формулою [4]:

, (2.6)

де α' – середня відносна леткість по колоні.

,

де Р_нк, Р_вк – тиск насиченої пари, відповідно, низько- та висококиплячого

компонентів в інтервалі їх температур кипіння, мм рт.ст;

n – кількість значень температур.

Тиск насиченої пари компонентів наведений в таблиці 2.2 [6].

Тоді

,

Таблиця 2.2 – Тиск насиченої пари сірковуглецю та тетрахлорметану

Рідина	Тиск, мм рт.ст.
	t=500С	t=600С	t=700С	t=800С
Сірковуглець	857	1165	1552	2033
Тетрахлорметан	317	451	622	843
	2,70	2,58	2,50	2,41

Середнє розрахункове флегмове число: