Dr inż. Wojciech Skrzypiński Inżynieria chemiczna 2009/2010 Zestaw 07

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
Pheksan	2026	2229	2533	3039	3546	4052	4559	5065	5673	6483	7294	8104
Poktan	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

Uwaga: Do rozwiązania mogą być potrzebne wykresy!!!

Zadanie 1





Zadanie 2




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




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

xW=	0,0953
yD=	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




	Lp=	35,25	kmol
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=	10,57477	kmol
	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^oC 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




	xAS =	0,1
	xBS =	0,65
	xCS =	0,25
	p =	600	mm Hg
	PA =	3800	mm Hg	kA=	6,333333
	PB =	820	mm Hg	kB=	1,366667
	PC =	190	mm 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
			0,022176	0,523659	0,454243	1,000077	0,658
			0,022124	0,523349	0,455373	1,000847	0,66




---