Zestaw zadań nr 5

1.

Obliczyć początkową i końcową temperaturę wrzenia roztworu n-heksanu i n-oktanu zawierającego 40% molowych
składnika lotniejszego pod ciśnieniem 2026 hPa. Prężności pary nasyconej w funkcji temperatury podano w tabeli

t

93,3

99

104,5

110

115,5

121

126

132,2

137,8

143

149,8

154,5

P

heksan

2026

2229

2533

3039

3546

4052

4559

5065

5673

6483

7294

8104

P

oktan

375

446

527

628

739,5

871

1013

1165

1317

1520

1722

2026

2.

Pod ciśnieniem 1013 hPa w procesie destylacji równowagowej z 10 kmoli/h mieszaniny zawierającej 40% mol.
benzenu i 60% mol. kwasu octowego otrzymuje się destylat zawierający 65% mol. benzenu. Obliczyć strumień
destylatu i skład cieczy wyczerpanej. Zależność równowagowa dla układu benzen - kwas octowy pod ciśnieniem
1013 hPa (wyrażona w ułamkach molowych) podana jest w poniższej tabeli:

x

0,00

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

y*

0,00

0,337

0,465

0,615

0,679

0,728

0,774

x

0,60

0,70

0,80

0,90

0,95

0,97

0,99

y*

0,815

0,854

0,895

0,942

0,970

0,982

0,992

3.

Jakie będzie stężenie cieczy pozostającej po destylacji i stężenie destylatu, jeżeli ze strumienia 25 kmol/h
mieszaniny zawierającej 15% mol. etanolu i 85% mol. trichloroetylenu w procesie destylacji równowagowej pod
ciśnieniem 1013 hPa uzyska się 5 kmol/h destylatu? Zależność równowagowa dla etanol - trójchloroetylen pod
ciśnieniem 1013 hPa (wyrażona w ułamkach molowych) podana jest w poniższej tabeli:

x

0,01

0,03

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

y*

0,125

0,241

0,292

0,374

0,457

0,489

0,560

0,522

x

0,60

0,70

0,80

0,85

0,90

0,95

0,97

0,99

y*

0,539

0,570

0,634

0,683

0,763

0,861

0,905

0,962

4.

Doskonały roztwór cieczy A i B poddano destylacji kotłowej. Zawartość składnika lotniejszego (składnik A) w
surowcu wynosi 15% mol. Jaki będzie skład pozostałości oraz średni skład destylatu, jeżeli w trakcie trwania
procesu destylacji odparowuje 30% surowca. Założyć, że współczynnik równowagi międzyfazowej jest stały i

wynosi

k

A

= 2,2.

5.

35,25 kmol (1000 kg) mieszaniny dwuskładnikowej etanol – woda o stężeniu 37% mol. etanolu należy poddać
destylacji różniczkowej pod ciśnieniem atmosferycznym tak, aby ciecz pozostająca w kotle zawierała 2% mol.
etanolu. Obliczyć ilość cieczy wyczerpanej, ilość destylatu i jego średni skład. Określić także ile kilogramów
etanolu traci się w cieczy wyczerpanej. Zależność równowagową (wyrażoną w ułamkach molowych) podano w
poniższej tabeli:

x

0,01

0,03

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

y*

0,114

0,241

0,322

0,438

0,529

0,583

0,617

0,652

6.

Zadanie 1

Zadanie 2

0

0,25

0,50

0,75

1,00

0

0,25

0,50

0,75

1,00

y

x

Dla x

D

= 0,65 odczytuje się z wykresu wartość

x

W

=0,2473 na linii równowagi

S = D+W

S x

S

= D y

D

+ W x

W

S x

S

= D y

D

+ (S-D) x

W

D=

3,792 kmol/h

W

=

6,208 kmol/h

Zadanie 3

0

0,25

0,50

0,75

1,00

0

0,25

0,50

0,75

1,00

y

x

S=

25

xS=

0,15

D=

5

W=

20

Wyprowadzewnie linii operacyjnej
S xS=D y+W x

y=S/D xS - W/D x

S/D *xS=

0,75

W/D=

4

y=-4*x+0,75

Dane do linii operacyjnej

x

y

0

0,75

0,1875

0

x

W

=

0,0953

y

D

=

0,3687

7.

Doskonały roztwór cieczy A i B poddano destylacji kotłowej. Zawartość składnika lotniejszego (składnik A) w
surowcu wynosi 15% mol. Jaki będzie skład pozostałości oraz średni skład destylatu, jeżeli w trakcie trwania
procesu destylacji odparowuje 30% surowca. Założyć, że współczynnik równowagi międzyfazowej jest stały i

wynosi

k

A

= 2,2.

stąd

Zadanie 5

0

2,5

5,0

7,5

10,0

0

0,125

0,250

0,375

0,500

1/(y-x)

x

Lp=

35,25kmol

x

y*

1/(y-x)=

Pola=

0

0

0,01

0,114 9,615385

0,02

0,1835 6,116208

0,03

0,241 4,739336 0,054278

0,05

0,322 3,676471 0,084158

0,1

0,438 2,95858 0,165876

0,2

0,529 3,039514 0,299905

0,3

0,583 3,533569 0,328654

0,37 0,60737 4,212832 0,271124

0,4

0,617 4,608295

0,5

0,652 6,578947

Suma pól= 1,203995

Dla
xp=

0,37

y*=

0,60737

xk=

0,02

y*=

0,1835

Całka Rayghleya=

1,203995

ln (Lp/Lk)=

1,203995

Lp/Lk=

3,333407

Lk=

10,57477kmol

yD śr=

0,520

Zadanie 6
Roztwór ciekły zawierający 10%mol. propanu (C3), 65% mol. n-butanu (C4) i 25% mol. n-pentanu (C5) jest
destylowany rzutowo w temperaturze 40

o

C pod ciśnieniem całkowitym 600 mmHg. Obliczyć ilość i skład powstającej

fazy ciekłej i parowej zakładając, że układ podlega prawu Raoulta. Prężności pary nasyconej w temperaturze procesu
wynoszą odpowiednio: C3 - 3800 mmHg, C4 - 820 mmHg, C5 - 190 mmHg.

x

AS

= 0,10

x

BS

= 0,65

x

CS

= 0,25

p = 600 mm Hg

P

A

= 3800 mm Hg

P

B

= 820 mm Hg

P

C

= 190 mm Hg

x

AS

=

0,1

x

BS

=

0,65

x

CS

=

0,25

p =

600mm Hg

P

A

=

3800mm Hg

kA=

6,333333

P

B

=

820mm Hg

kB=

1,366667

P

C

=

190mm Hg

kC=

0,316667

xAW=

xBW=

xCW=

Suma

0,038462 0,585586 0,314465 0,938513

0,3

0,036946 0,581742 0,319966 0,938654

0,32

0,035545 0,577949 0,325662 0,939156

0,34

0,034247 0,574205 0,331565 0,940017

0,36

0,03304 0,570509 0,337686 0,941234

0,38

0,031915

0,56686 0,344037 0,942812

0,4

0,030864 0,563258 0,350631 0,944754

0,42

0,02988 0,559701 0,357483 0,947065

0,44

0,028958 0,556189 0,364609 0,949756

0,46

0,02809 0,552721 0,372024 0,952835

0,48

0,027273 0,549296 0,379747 0,956315

0,5

0,026502 0,545913 0,387797 0,960212

0,52

0,025773 0,542571 0,396197 0,964541

0,54

0,025084

0,53927 0,404968 0,969321

0,56

0,02443 0,536009 0,414136 0,974575

0,58

0,02381 0,532787 0,423729 0,980325

0,6

0,02322 0,529603 0,433777

0,9866

0,62

0,022659 0,526458 0,444313 0,993429

0,64

0,0221760,5236590,4542431,000077

0,658

0,022124 0,523349 0,455373 1,000847

0,66