Перегонка - система
Cтраница 1
 |
Диаграмма перегонки двойной жидкой системы. [1] |
Перегонка систем, в которых образуются постоянно кипящие смеси, имеет несколько более сложный характер. При фракционной перегонке систем с макси -, мумом на кривой температур кипения получается перегон, обогащенный тем или иным компонентом, и в остатке - нераздельно кипящую смесь, которая далее перегоняется без изменения состава. Так, при - нагревании растворов хлористого водорода ( соляная кислота) сначала удаляются главным образом вода или хлористый водород в зависимости от состава исходного раствора. Когда же концентрация остатка достигает 20, 24 Еес. [2]
Перегонка систем этого рода обычно ведется при сравнительно низком давлении, и значения коэффициента активности, если и не равняются единице, то по крайней мере сохраняют более или менее постоянную величину на всем интервале изменения концентраций. Если все же требуется учесть непостоянство коэффициента активности, то следует воспользоваться либо опытными данными, либо аналитической его зависимостью от концентрации. В этих случаях интегрирование чаще всего проводится графически. [3]
Для расчета процесса перегонки системы компонентов а и w с насыщенным водяным паром необходимо построить соответствующую кривую равновесия или изобарные кривые кипения и конденсации. Расчет можно вести и аналитически по уравнениям ( IV. [4]
Таким образом, для системы состава у равновесные пар и жидкость имеют одну и ту же концентрацию и перегонка системы происходит при постоянной температуре и постоянном составе. Поскольку ректификация в колонне может иметь место только при условии разности в составе фаз, становится ясным, что максимальное разделение системы с азеотропом, которого можно достигнуть при фракционировке в колонне, будет зависеть от того, по какую сторону от состава азеотропа уе располагается фигуративная точка а начального состава разделяемой системы. [5]
Таким образом, для системы состава уе равновесные пар и жидкость имеют одну и ту же концентрацию и перегонка системы должна происходить при постоянной температуре и постоянном составе. При фракционировке смеси с минимумом точки кипения в ректификационной колонне, состав конечных продуктов будет зависеть от того, по какую сторону от концентрации азеотропа располагается фигуративная точка а начального состава разделяемой системы. Если состав а расположен в интервале концентраций 0азе то продуктами фракционировки будут практически чистый компонент а и азеотроп состава уе, если же состав начальной системы попадет в интервал концентраций Уез1, то продуктами фракционировки будут практически чистый компонент w и азеотроп состава уе. [6]
 |
Равновесие жидкость - пар для системы н-бутанол - вода ( давление 760лшрт. ст..| Разделение к-бутанола и воды. [7] |
На рис. 16 представлена схема установки для разделения жидкого сырья, содержащего более 25 0 % мол. Это разделение является типичным примером процесса перегонки двух-компонентной системы, образующей гетерогенный азеотроп. Поскольку жидкое Сырье представляет собой две несмешивающиеся жидкие фазы, его можно направить в отстойник, где бутанольная фаза отделяется от водной фазы, образуя верхний слой. Бутанольную фазу подают на верх бутанольной колонны, из которой очищенный бутанол выводят в качестве остатка, а отбираемый с верха колонны пар, по составу близкий к гетерогенному азеотропу, направляют в конденсатор. Отгон из обеих колонн конденсируют и охлаждают для уменьшения взаимной растворимости компонентов, после чего смешивают со свежим сырьем, поступающим в отстойник. [8]
Одно время предполагали, что экстремальные точки на кривых давления пара и точек кипения соответствуют образованию определенных химических соединений обоих компонентов системы, однако эта точка зрения уже давно опровергнута и исправлена. Установлено, что с изменением давления или температуры состав азеотропа изменяется и если вести перегонку системы при различных давлениях, то получаются пары различного состава. Кроме того, неидеальность этих растворов сказывается еще и в том, что максимумы и минимумы наблюдаются также и на кривых зависимости других свойств системы от состава, причем экстремальные точки на кривых двух различных свойств могут отвечать различным составам. [9]
Одно время предполагали, что экстремальные точки на кривых давления пара и точек кипения соответствуют образованию определенных химических соединений обоих компонентов системы, однако эта точка зрения уже давно опровергнута и исправлена. Было установлено, что с изменением давления или температуры состав азеотропа изменяется и, если вести перегонку системы при различных давлениях, то получаются пары различного состава. Кроме того, неидеальность этих растворов сказывается еще и в том, что максимумы и минимумы наблюдаются также и на кривых зависимости других свойств системы от состава, причем экстремальные точки на кривых двух различных свойств могут отвечать различным составам. [10]
Любая смесь имеет температуру кипения ниже температуры кипения того или другого чистого компонента. Согласно второму закону Коновалова, в точке минимума температур кипения составы жидкой и парообразной фаз равновесной системы одинаковы. Жидкости, которые перегоняются, не меняя состава, называются постоянно кипящими или азеотропными смесями. При перегонке систем, описываемых диаграммой с минимумом ( рис. 17, б) температуры кипения, жидкость состава / при температуре t образует пар состава т, который богаче компонентом В. Состав дистиллята при перегонке приближается к составу азеотропной смеси ( точка М), а остаток в колбе - к составу чистого компонента А. Аналогичный вывод получается при рассмотрении перегонки жидкости состава 1, где пар также стремится к составу М, а остаток - к чистому компоненту В. В подобных системах при фракционной перегонке можно получить в относительно чистом виде только тот компонент, который находится в избытке по сравнению с составом азеотропной смеси. Этот компонент остается в колбе для дистилляции. [11]
Изложенные исследования представляют большой интерес и показывают, что использование псевдоожиженного слоя при абсорбции и ректификации заслуживает внимания и дальнейшего изучения. Представляет большой интерес вопрос о влиянии масштаба установки на ее работу. Имеет также значение исследование брызгоуноса, который при больших скоростях может стать значительным. Существенным является также вопрос о пенообразовании для перегонки систем, образующих устойчивую пену. [12]
Страницы: 1