ні тиску низькокиплячого і висококиплячих компонентів, Па
Р НКК і Р ЛКК - пружність, або тиск насичених парів над чистими компонентами, Па
х - вміст низькокиплячого компонента в рідині, Мольн. частки.
Загальний тиск пари над рідиною дорівнює сумі парціальних тисків (закон Дальтона):
Р=р НКК + р ВКК=Р НКК * х + Р ЛКК * (1 - х) (3)
Вирішуючи це рівняння відносно х, отримуємо:
х=(Р - Р ЛКК)/(Р НКК - Р ЛКК) (4)
Парціальний тиск компонента можна отримати за законом Дальтона:
р НКК=Р * у НКК або Р НКК * х=Р * у НКК (5)
де у НКК - зміст низькокиплячого компонента в парах, Мольн. частки.
При спільному рішенні рівнянь (1) і (5) можна отримати рівноважний склад пара:
у НКК=р НКК/Р=Р НКК * х/(Р НКК * х + Р ЛКК * (1 - х)) =? * х/(1+ (? - 1) * х, (6)
де?- Відносна летючість НКК.
При вирішенні наведених рівнянь будуються наступні графіки:
а) ізобара рівноважних складів, звана кривою рівноваги, визначальна рівноважні склади пари і рідини при постійному тиску (малюнок 2);
б) ізобари температур кипіння і конденсації, що визначають температуру кипіння рідини і температуру конденсації парів заданого складу (малюнок 3).
Для побудови цих графіків необхідно задатися поруч температур, що лежать між температурами кипіння чистого бензолу (80,1 ° С) і чистого толуолу (110,6 ° С). Тиск пару окремих компонентів при заданих температурах знаходиться по рівнянню Антуана
lg P=A - B/(C + t), (7)
де Р - тиск парів над чистим компонентом при якійсь температурі, мм рт.ст.;
t - температура, 0 С;
А, В, С - емпіричні константи.
Таблиця 1 - Значення констант А, В, С
СоединениеАВСБензол6,911214,64221,2Толуол7,01343,94219,38
Рисунок 1 - Діаграма рівноваги складів пар-рідина
Малюнок 2 - Ізобари компонентів
При температурі 80,1 0 С тиск парів бензолу дорівнює 756,26мм рт.ст.
Тиск пару толуолу при температурі 80,1 0 С за формулою (7):
lg P тол=6,95 + 1343,94/(219,38 + 80,1)=2,46. P тол=290,02 мм рт.ст.
При температурі 90,1 0 С тиск парів бензолу дорівнює
lg P бен=6,91 + 1214,64/(221,2 + 90,1)=3,01. P бен=1019 мм рт.ст.
lg P тол=6,95 + 1343,94/(219,38+ 90,1)=2,61. P тол=405 мм рт.ст.
Тиску пари бензолу і толуолу при інших температурах в зазначеному інтервалі знаходяться аналогічно і дані заносяться в таблицю 2.
За пружності парів компонентів при різних температурах знаходяться рівноважні склади: рідини формула (4) і пара формула (6), причому загальний тиск береться Р=760 мм рт.ст.
Визначаємо склад суміші, дистиляту і кубового залишку в мольних частках по низькокипляча компоненту по рівнянню
х=х НКК/М НКК/(х НКК/М НКК + (1 - х НКК)/М ЛКК) (8)
Перерахуємо за формулою (8) в молярний частки:
) вихідне харчування х F=0,75/78/(0,75/78 + (1 - 0,75/92)=0,7797;
) дистилят х Р=0,95/78/(0,95/78 + (1 - 0,95/92)=0,9573;
) кубовий залишок x W=0,015/78/(0,015/78 + (1 - 0,015/92)=0,0176.
На підставі розрахункових даних будуються ізобари рівноваги х - у (див. малюнок 2) і ізобари температури кипіння і конденсації (див. малюнок 3).
Таблиця 2 - Розрахунок рівноваги суміші бензол - толуол
t, 0 CР НКК, мм рт.ст.Р ЛКК, мм рт.ст.х (формула 4), мольн.доліу (формула 5),мольн.доли80,1756,26290,021182,1803,99310,590,890,9584,1854,06332,330,800,9186,1906,53355,270,710,8688,1961,48379,470,630,8190,11018,99404,970,560,7692,11079,14431,830,490,7194,11142,01460,080,420,6596,11207,68489,800,360,5898,11276,23521,020,300,51100,11347,75553,800,250,44102,11422,31588,200,190,37104,11500,01624,270,140,28106,11580,92662,060,090,20108,11665,13701,640,050,11110,61775,17753,7200
2.3 Визначення оптимального флегмового числа
флегмовое число називається відношення кількості ф...
