16 / 56
14
ХРАНЕНИЕ и ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ • № 6 • 2015
Коэффициент испарения
i
-го компонента
.
(4)
P
e P K
i
z
i
i
i
−
=
γ
0
Чаще всего при расчетах процессов брагоректифика‑
ции оперируют с тройными системами: «этанол (1) —
вода (2) —примесь (3)». Поскольку содержание примес‑
ных компонентов сравнительно невелико (суммарно не
более 1%), коэффициенты испарения этанола
К
1
и воды
К
2
определяют для бинарной системы «этанол — вода»,
а для примесей вычисляют предельные коэффициенты
испарения
К
3
0
при их бесконечно малом содержании в
растворе, считая
К
3
0
зависимыми только от концентра‑
ции этанола в жидкой фазе и давления системы. Число‑
вые значения
К
3
0
получают экстраполяцией на нулевую
концентрацию зависимостей коэффициентов испарения
указанных примесей от их содержания в жидкой фазе.
Используя эти допущения, мы определили предель‑
ные коэффициенты испарения ряда ключевых приме‑
сей этанола в системах «этанол — вода — примесь» при
различном содержании этанола (
х
1
, мол. дол.) и срав‑
нили расчетные данные (
К
3
0
) с экспериментальными
(
К
3
0
), взятыми из справочной литературы [1, 5] и собс‑
твенными [1, 6]). Все используемые экспериментальные
данные получены циркуляционным способом по мето‑
дике, изложенной в работах [1, 2, 6]. Результаты иссле‑
дований проверены при помощи различных форм урав‑
нения Дюгема-Маргулеса и представляются вполне
надежными.
Результаты расчетов по уравнениям (1)–(4) приведе‑
ны в таблице, из которой следует, что увеличение кон‑
центрации этанола приводит к уменьшению предель‑
ных коэффициентов испарения всех рассмотренных
примесей. Заметим, что используя рассмотренный
метод наиболее точно можно предсказывать предель‑
ные коэффициенты испарения ацетальдегида, изопро‑
панола, кротонового альдегида и 1‑пропанола (средняя
относительная погрешность
ε
– 4,3%; 9,7; 13,0 и 14,6%
соответственно). Это сравнимо с экспериментальной
ошибкой и приемлемо для осуществления технических
и технологических расчетов брагоректификации.
Предельные коэффициенты испарения метанола и
масляной кислоты определяются с большой погреш‑
ностью, причем для метанола ошибка наиболее выра‑
жена в области высоких и средних концентраций эти‑
лового спирта (
ε
– =27,1%), а для масляной кислоты
наибольшее расхождение экспериментальных и расчет‑
ных данных наблюдается при низких концентрациях
этанола (при
x
1
=0,1 составляет 51,6%). При возраста‑
нии мольной доли этанола выше 0,4 среднее отклоне‑
ние вычисленных значений
К
3
0
от экспериментальных
не превышает ошибки, допущенной в эксперименте.
Для ацетальдегида, кротонового альдегида, 1‑пропа‑
нола и изопропанола определены предельные коэффи‑
циенты испарения при давлениях 0,03; 0,1 и 0,3 МПа.
Полученные результаты представлены на рисунке.
Как видно, повышение давления при фиксирован‑
ной концентрации этанола приводит к снижению пре‑
Примесь
х
1
К
3
0
(эксп.)
К
3
0
(расч.)
ε
, %
Примесь
х
1
К
3
0
(эксп.)
К
3
0
(расч.)
ε
, %
Изопропанол
0
25,01
27,65
10,60
Ацетальдегид
0
52,0
48,4
6,92
0,05
11,3
12,03
6,46
0,05
29,55
30,14
2,17
0,1
5,95
7,06
18,66
0,1
22,12
22,38
1,27
0,2
3,65
3,53
3,29
0,2
14,63
15,11
3,49
0,3
2,4
2,27
5,42
0,3
10,72
11,64
8,79
0,4
1,74
1,68
3,45
0,4
9,38
9,6
2,34
0,5
1,50
1,35
10,0
0,5
8,75
8,3
5,14
0,6
1,35
1,15
14,81
0,6
7,81
7,52
3,85
0,7
1,25
1,04
16,8
0,7
7,42
6,75
9,03
0,8
1,11
0,93
15,45
0,8
6,74
6,32
6,23
Метанол
0
7,20
7,36
2,22
1‑Пропанол
0
18,01
17,21
4,39
0,05
4,75
4,04
14,94
0,05
8,60
7,06
17,97
0,1
3,60
2,83
21,39
0,1
5,62
4,07
27,32
0,2
2,63
1,81
31,18
0,2
2,61
2,01
22,69
0,3
2,11
1,44
31,43
0,3
1,70
1,29
24,18
0,4
1,92
1,11
42,19
0,4
1,06
1
5,66
0,5
1,73
1,02
41,04
0,5
0,77
0,83
7,79
0,6
1,72
0,97
42,94
0,6
0,61
0,64
4,92
0,7
1,70
1,05
38,24
0,7
0,51
0,57
11,76
0,8
1,70
1,07
37,06
0,8
0,46
0,52
13,04
Кротоновый альдегид
0
39,2
39,96
1,94
Масляная кислота
0
1,81
1,32
27,07
0,05
16,31
17,85
9,51
0,05
0,61
0,45
24,59
0,1
12,03
10,44
13,0
0,1
0,32
0,15
53,13
0,2
7,50
5,7
24,0
0,2
0,11
0,06
45,95
0,3
3,91
3,2
17,95
0,3
0,06
0,05
16,67
0,4
2,60
2,18
16,15
0,4
0,05
0,045
10,0
0,5
1,92
1,67
12,11
0,5
0,045
0,04
9,01
0,6
1,65
1,37
16,97
0,6
0,04
0,035
0
0,7
1,41
1,18
15,74
0,7
0,035
0,03
6,25
0,8
1,20
1,06
11,67
0,8
0,02
0,02
0
Результаты расчета предельных коэффициентов испарения примесей этанола
в системах «этанол (1)—вода (2)—примесь (3)»
Электронная Научная Сельск Хозяйственная Библиотека