amestecuri lichide Distilarea

Diferența dintre compozițiile lichide și vapori permite separarea soluțiilor lichide prin distilare. Cea mai eficientă metodă este distilare rectificare.

Aceasta se bazează pe: 1) alternarea continuă a proceselor de evaporare și condensare; 2) în principiul contracurentului.

Aparatul în care procesul de distilare se numește coloană de distilare.

Aburul produs în partea inferioară a coloanei, succesiv trece printr-o serie de dispozitive speciale - „plăci“

La fiecare pereche de plăci de bule prin stratul de lichid și câteva răcit. În această parte a componentei mai puțin volatile este condensat, iar o parte a componentei mai volatile trece de lichid la vapori. Ca rezultat, următoarea tavă superioară cade de vapori îmbogățit într-o componentă mai volatile. Lichidul îmbogățit în componentul mai puțin volatil (reflux) trece secvențial tăvile inferioare și cade în josul coloanei de distilare.

Completitudinea separarea componentelor amestecului și puritatea componentelor obținute variază în: a) din diferențele în compoziția lichidă și de vapori, și b) numărul de plăci, c) proiectarea coloanei și de alți factori.

Luați în considerare modul în care separarea în distilare soluțiile lichide pe temperatura de fierbere diagrama de fază - compoziția soluției.

Există trei tipuri de diagrame de distilare.

Tip 1. Aceasta include sisteme fără extremelor, adică, fără min sau max la presiunea totală a curbei de vapori saturați, adică amestec ideal.

Ia inițial x0 compoziția amestecului. Acest amestec fierbe la o temperatură T0. Aceasta eliberează y0 compoziție de vapori. Vaporii, ridicându-se, se răcește la temperatura T1. Sistemul este format din două părți: o parte din aburul condensează în x1 lichid compoziție (condens), cealaltă parte a crește y1 compoziția vaporilor, unde este răcit și din nou se imparte in doua faze: un lichid - compoziția vaporilor și x2 - compoziția y2. mai bogat în componenta volatilă, etc.

Dacă duzele din coloana de distilare, în care are loc condensarea, va fi de ajuns, apoi, după ultima generează duză de abur pur volatil component B, care poate fi condensat în capul coloanei de distilare.

Lichid, care se acumulează pe plăci (reflux), curge în jos, este îmbogățit în componentul mai puțin volatil (A).

În centrul distilării amestecurilor ideale este prima lege a Konovalov (1881).

Fig. 6.42. Figura de distilare amestecuri ideale (Tip 1)

Steam comparativ cu el localizat în echilibrul lichid al unui amestec bogat în componenta, adăugarea care la un sistem crește presiunea de vapori totală (sau punctul de fierbere mai mic).

În sistemele de tip I orice amestec poate fi separat în componentele pure, în cazul în care nici o curba a extremelor presiunii vaporilor.

Tip 2. Aceasta include sisteme cu un maxim de pe curba de presiune (elasticitate) a perechii (sau la o curbă minimă de fierbere).

Fig. 6.43. Diagrama de distilare pentru un sistem cu pozitiv

abatere de la legea lui Raoult (tip 1)

Lăsați amestecul inițial are o compoziție x0. Vaporii care se deplasează în sus, condensat parțial, și mai îmbogățit în componenta, adăugarea care scade punctul de fierbere, adică, Acesta va conține mai Componentul B decât soluția. Reziduul îmbogățit componenta A. va fierbe la o temperatură mai ridicată, de exemplu T2.

Continuând sistemul de distilare se poate realiza că în reziduu va conține component pur A.

Pure ca și component B x0 din soluția nu poate fi obținută, deoarece la condensare repetată și distilare poate fi realizată o astfel de compoziție S. Compoziția de vapori în condensare produce un lichid cu aceeași compoziție.

Astfel de soluții sunt numite azeotropic (nerazdelnokipya-conductive).

Separarea azeotropi în componente pure este imposibilă prin distilare fracționată.

Astfel, compoziția x0 soluție poate fi separat prin distilare numai component pur A (partea inferioară a coloanei de distilare) și compoziția azeotropă soluției C (partea superioară a coloanei). Această concluzie se aplică tuturor soluțiilor, compoziția care este cuprinsă în intervalul între A și C.

Orice soluție având o compoziție intermediară între C și B pot fi separate în componentele pure B (coloana inferioară) și o compoziție azeotrop de soluție C (partea superioară a coloanei).

Distilarea bază amestecurilor azeotrope este a doua lege Konovalov:

max și termeni min la curba totală a presiunii vaporilor corespund soluții a căror compoziție este identică cu compoziția vaporilor în echilibru cu ei.

Fig. 6,44. Diagrama de distilare pentru un sistem cu un negativ

abatere de la legea lui Raoult

Treilea tip. Pentru acest tip includ sisteme cu o min generală în curba de presiune a aburului (sau max la curba de fierbere).

O astfel de amestec lichid separat în componentele pure este imposibilă.

În distilarea sub formă de vapori se va muta departe una dintre componente este în exces de amestec azeotrop. O soluție nerazdelnokipyaschy (compoziția C) rămâne în balon.

Exemple de soluție azeotrope poate servi ca: H2 O-HNO3. H2O-HCI, de HCI (CH3) 2 O.

soluțiile azeotropice întâlnite în multe sisteme practice importante: apă - acid clorhidric (TkipNCl = -85.1 0 C), un amestec azeotrop - 20,2% HCI, soluție apoasă de HNO3. C3 H7 OH, etc.

Prin natura și structura soluțiile sale azeotrope nu diferă de alte soluții lichide, cu toate acestea, prezența lor creează dificultăți în separarea lichidului prin sistemele de distilare. Pentru separarea amestecurilor azeotrope folosite tehnici speciale asociate cu modificări ale presiunii sau cu ajutorul unui al treilea component care constituie geteroazeotrop cu un component al amestecului azeotrop.

Formarea azeotrop este definită de doi factori:

1) diferența de presiune a vaporilor saturați (sau punct de fierbere) a componentelor în formă pură;

2) abaterea sistemului de legile ideale de soluții.

regulă maneta. In calculele cantitative ale echilibrelor de fază este adesea necesar să se determine raportul cantitativ al fazelor.

Pentru a rezolva această problemă este convenabil să se utilizeze o metodă bazată pe așa-numita „regulă a pârghiei.“

Fig. 6,45. Diagrama la fierbere pentru amestecuri ideale

Să considerăm diagrama bp - compoziția.

La compoziția T1 temperatura fazei lichide este determinată de C. compoziția punct vaporilor - punctul D. compoziția de ansamblu a oricăror sisteme eterogene definite puncte de pe CD. Dacă ambele faze sunt luate în cantități egale, atunci punctul E. care indică compoziția sistemului, este în mijlocul segmentul CD. așa cum se arată în Fig. 6,45.

În cazul în care cantitatea de fază lichidă este mai mare decât a vaporilor, punctul E este deplasată la punctul C.

În cazul în care cantitatea de vapori și lichid, respectiv, sunt mol nn și NZH, raportul dintre segmentele ED și CE este egal cu

Toate acestea conduc la regula pârghiei.

Punctul corespunzătoare compoziției eterogene a sistemului binar este situat pe punctele liniei de îmbinare care reprezintă fazele coexistente. Când acest punct intercepta pe o linie care este invers proporțională cu cantitatea fiecăreia dintre faze.

Componentele sistemului pot fi exprimate în fracții molare, în procente de greutate.

Discutate în acest capitol sistemele lichide special bicomponente sunt de o mare importanță practică pentru ingineri chimice.