Opracowanie matematycznych modeli układów azeotropowych dodatnich i ujemnych oraz wykorzystanie ich do projektowania procesów destylacji

W pracy przedstawiono opracowania modeli matematycznych dla azeotropów dodatnich i ujemnych w zakresie stężeń składnika bardziej lotnego: x∈ [0; a az]∨ [az; 1]. Współczynniki tych modeli, na podstawie których wyznaczono lotność względną α oraz stężenie azeotropu az, określono z dużą dokładnością (R2 ∈ [0.926; 0.999]) i przedstawiono je w tabeli dla wszystkich badanych układów destylacyjnych. Na podstawie otrzymanych zależności przeprowadzono całkowanie równania bilansu masy procesu destylacji różniczkowej d(Sx) = ydS i wyznaczono zależność ilości destylatu uzyskanego z 1 mola surówki D/S0 od współczynników α, az oraz stężeń xw i xs . Na podstawie powyższych zależności sporządzono wykresy D/S0 od zdefiniowanego przez autorów parametru t=[0,05; 0,25; 0,5; 0,75] określającego zmianę stężenia surówki w procesie zatężania. Zależności przedstawione dla równowag destylacyjnych z azeotropem dodatnim i ujemnym w badanych zakresach dla zbliżonych wartości α mają identyczny przebieg. Obliczenia przeprowadzono dla 126 układów destylacyjnych.

This paper presents the development of mathematical models for positive and negative azeotropes in the range of more volatile component concentrations: x ∈ [0; az] ∨ [az; 1]. Coefficients of these models were employed in the determination of relative volatility of α and azeotrope concentration az, with a high accuracy (R2 ∈ [0.926; 0.999]). The data for all distillation systems tested were presented in the table. Based on these relationships, the integration of mass balance equations of distillation differential process d(Sx)=ydS was carried out and the dependence for distillate obtained from 1 mole of pig iron D/S0 as a function of α, az coefficients and xw, xs concentrations was determined. Then, based on these dependencies, D/S0 charts were prepared as a function of predefined by the authors parameter t = [0.05; 0.25; 0.5; 0.75] determining the change of pig iron concentration in concentration process. The dependencies for distillation balances of positive and negative azeotrope have the same course for similar values of α in the tested ranges. The calculations were carried out for 126 distillation systems.