Bilanț de materiale în regim staționar la operația de rectificare

REZUMAT

Lucrarea abordează operația de distilare repetată a substanțelor pentru separarea completă a acestora, numită și rectificare. Operația de distilare implică trecerea unui amestec lichid în stare de vapori prin fierbere, urmată de condensare vaporilor care rezultă. Distilarea este efectuată pentru un sistem format din apă - acid acetic și cuprinde două etape:

I. Trecerea din stare lichidă în stare gazoasă;

II. Trecerea din stare gazoasă în stare lichidă.

Folosind datele termice primite care au fost determinate experimental în laborator (temperatură și presiune), am determinat compozițiile amestecurilor de lichid și vapori. De asemenea, s-a calculat și bilanțul de materiale în regim staționar la operația de rectificare.

1. INTRODUCERE

Rectificarea reprezintă o metodă perfecționată de distilare realizată într-o instalație unitară prevăzută cu o coloană de rectificare, în care o parte din distilatul condensat (refluxul) circulă în contact direct și în contracurent cu vaporii, metoda permițând separarea prin redistilare a substanțelor cu puncte de fierbere apropiate.

1.1. SCOPUL LUCRĂRII

Determinarea compoziției amestecurilor lichide și vapori, aflate la saturație, din datele termice (din măsurători ale temperaturilor de fierbere, respectiv de condensare).

Calculul bilanțului de materiale în regim staționar la operația de rectificare.

1.2. NOȚIUNI TEORETICE

Fierberea unui lichid format din mai mulți componenți începe când suma presiunilor parțiale ale constituenților este egală cu presiunea la care are loc fierberea.

Presiunea parțială, pi, a unui component dintr-un amestec de lichide este egală cu produsul dintre presiunea de vapori a lichidului pur, Pi, la temperatura de fierbere a amestecului și fracția molară a componentului în amestec, xi (legea lui Raoult pentru amestecuri ideale):

(1)

Utilizând legea lui Dalton:

(2)

unde: p - presiunea din sistem, iar y - fracția molară a componentului i în faza de vapori. Se poate scrie pentru un amestec binar:

(3)

La substanțele pure, temperatura de fierbere la o anumită presiune este identică cu temperatura de condensare la aceeași presiune. La lichidele formate din mai mulți componenți, vaporizarea decurge într-un interval de temperatură. Considerând temperatura la care apare prima bulă de vapori în masa de lichid, poartă numele de temperatură de fierbere și este univoc determinată de presiunea sistemului și de compoziția amestecului lichid. De la această temperatură, continuând încălzirea, ritmul de creștere a temperaturii scade foarte mult.