Дестилация течни смеси
Разликата между течност и пари състави позволява разделяне на течни разтвори чрез дестилация. Най-ефективният метод е отстраняването на дестилация.
Той се базира на: 1) за непрекъснато редуване на процесите на изпаряване и кондензация; 2) по принцип противоток.
Апаратът в които процесът на дестилация се нарича дестилационна колона.
Парата, произведени в дъното на колоната, последователно преминава през серия от специални устройства - ". Плочи"
На всяка плоча двойки мехурчета чрез течен слой и няколко охлажда. В тази част на по-малко летлив компонент се кондензира и част от по-летлив компонент преминава от течно към пара. В резултат на следващата горната тава попада пара обогатен в по-летлив компонент. Течността, обогатен на по-малко летлив компонент (кипене) последователно преминава долните тавите и пада дестилационната колона.
Пълнотата на разделянето на компонентите на сместа и чистотата варира получени компоненти: а) от различия в състава на течност и пари, и б) броя на плаките, в) проектирането на колоната и други фактори.
Да разгледаме как разделянето в дестилационните течни разтвори от температурата на кипене диаграма фаза - съставът на разтвора.
Има три вида дестилация диаграми.
Тип 1. Това включва системи без екстремум, т.е. без мин или макс в общото налягане на наситен кривата на пара, т.е. идеална смес.
Обърнете първоначалната смес състав x0. Тази смес кипи при температура T0. Това освобождава пара състав Y0. Парата, издига, охлажда се до температура Т1. Системата се състои от две части: част от парата се кондензира в течен състав X1 на (кондензат), от друга страна на повишенията на състава пара Y1, където се охлажда и отново се разделя на две фази: а течни - Състав пара и 2 бр - y2 състав. по-богата на променливия компонент, и т.н.
Ако дюзи в дестилационната колона, в която се осъществява кондензация, ще бъде достатъчно, след това след последната генерира парна дюза чист летлив компонент В, който може да бъде кондензиран в главата на колоната за дестилация.
Течността, която се натрупва върху плаки (кипене), тече надолу, това е обогатен в по-малко летлив компонент (А).
В сърцето на дестилацията на идеални смеси е първия закон на Коновалов (1881).
Фиг. 6.42. Фигура дестилация идеални смеси (тип 1)
Пара спрямо него намира в течно равновесие на смес богати на компонент, добавянето на което система увеличава общото налягане на парите (или по-ниска точка на кипене).
При системи от тип I всяка смес може да се разделя на чисти компоненти, ако не крива екстремум налягане на парите.
Тип 2. Това включва системи с максимум на кривата на налягането (еластичност) на двойката (или минимална крива на кипене).
Фиг. 6.43. дестилация диаграма на система с положителен
отклонение от закона Раулт (тип 1)
Нека изходния смес има състав x0. Парите се движат нагоре, частично кондензиран, и по-обогатени в компонент, добавянето на което намалява температурата на кипене, т.е. Тя ще съдържа повече от компонент Б от решението. остатък обогатен компонент А. ще се вари при по-висока температура, например Т2.
Продължавайки системата за дестилация може да се постигне, че в остатъка ще съдържа чист компонент А.
Pure като компонент В x0 от разтвора не може да се получи, защото При повторно кондензиране и дестилация може да се постигне такъв състав S. състав пара в кондензацията се получава течност от същия състав.
Такива разтвори се наричат азеотропна (nerazdelnokipya-проводящ).
Разделяне на азеотропи в чисти компоненти е невъзможно чрез фракционна дестилация.
По този начин, съставът на x0 на разтвор може да се отдели чрез дестилация само чист компонент А (долната част на дестилационната колона) и азеотропно състав на разтвор С (горната част на колоната). Това заключение се прилага за всички решения, съставът на която е в диапазона между А и В.
Всеки разтвор със състав, междинен между С и В могат да бъдат разделени в чисти компоненти В (долната част на колоната) и азеотропно състав на разтвор С (горната част на колоната).
На база дестилация на азеотропни смеси е Konovalov втория закон:
максимални и минимални условия за общо кривата на налягането на парите съответстват разтвори, чиито състав е идентичен на състава на парата в равновесие с тях.
Фиг. 6.44. дестилация диаграма на система с отрицателен
отклонение от закона Раулт
3-ти вид. Към този тип включват системи, имащи общо мин в крива пара налягане (или макс на кривата на кипене).
Такава течна смес се разделя на чисти компоненти е невъзможно.
При дестилацията като пара ще се движат далеч един от компонентите е в излишък на азеотропна смес. Разтвор nerazdelnokipyaschy (състав С) остава в колбата.
Примери на азеотропна разтвор могат да служат като: Н2 О-HNO3. Н2 О-HCl, HCl- (CH3) 2 O.
Азеотропна решения, в редица важни практически системи: вода - солна киселина (TkipNCl = -85.1 0 ° С), азеотропна смес - 20,2% HCI, воден разтвор HNO3. С3 H7 ОН, и т.н.
По своята същност и структура азеотропни решения не се различават от други течни разтвори, обаче, тяхното присъствие създава трудности при отделяне на течност от дестилационни системи. За разделянето на азеотропни смеси, използвани специални техники, свързани с промените в налягането, или с помощта на трети компонент, представляващ geteroazeotrop с един от компонентите на азеотропна смес.
образуване азеотроп се определя от два фактора:
1) разликата в наситен налягане на парите (или точка на кипене) на компонентите в чиста форма;
2) система за отклонението от идеални закони решението.
лост правило. В количествено изчисления на фазовите равновесия често е необходимо да се определи количественото съотношение на фазите.
За да се реши този проблем е удобно да се използва метод, основан на така нареченото "правило на лоста."
Фиг. 6.45. диаграма на кипене за идеални смеси
Разглеждане на диаграма BP - състав.
При температура Т1 състав на течната фаза се определя от точка С състава на пара - точка D. общия състав на всички хетерогенни системи, определени точки на компактдиска. Ако двете фази са взети в равни количества, тогава точката Е. показва състав на системата, е в средата на компактдиска сегмент. както е показано на фиг. 6.45.
Ако размерът на течна фаза е по-голяма от парата, точка Е е изместен към точка В.
Ако количеството на парата и течността съответно са NN и nzh мол съотношението на сегменти ED и CE е равно на
Всичко това води до правилото за лост.
Въпросът, съответстваща на Разнородният състав на двоична система се намира на линията, свързваща точките, които представляват фазите на съпътстващи. Когато това се намеси точка от линия, която е обратно пропорционална на размера на всяка от фазите.
Системни компоненти могат да бъдат изразени в мол фракции, в тегловни процента.
Разглеждане в тази глава, особено двукомпонентни системи с течно са от голямо практическо значение за химически инженери.