Перегонка жидкостей

Перегонка жидкостей представляет собой процесс, в котором разделяемая жидкая смесь нагревается до кипения, а образующийся пар отбирается и конденсируется. В результате получают жидкость – конденсат, состав которого отличается от состава начальной смеси. Повторяя много раз процесс испарения конденсата и конденсации, можно практически полностью разделить исходную смесь на чистые составные части (компоненты).

Процесс перегонки основан на том, что жидкости составляющие смесь, обладают различным давлением пара при одной и той же температуре. Поэтому состав пара, следовательно, состав конденсата отличается от состава исходной смеси: легколетучего (или низкокипящего - НК) в нем больше, чем в исходной смеси. Очевидно, что в неиспарившейся жидкости концентрация труднолетучего (или высококипящего - ВК) компонента будет больше, чем в исходной смеси.

Если исходная смесь состоит из летучего и нелетучего компонента, то их разделяют выпариванием. Посредством же перегонки разделяют смеси, все компоненты которого летучи. Компоненты смеси обладают различной летучестью при одной и той же температуре.

Жидкость, полученная в результате конденсации паров называется дистиллятом (ректификатом), оставшаяся часть – кубовым остатком.

Простая перегонка – процесс однократного частичного испарения смеси и конденсации образовавшихся паров. Простую перегонку применяют для разделения смесей, летучести компонентов которой существенно различны. Обычно простую перегонку используют для предварительного грубого разделения жидких смесей.

Ректификация - наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью – флегмой, полученной при частичной конденсации паров.

При взаимодействии поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация пара и частичное испарение жидкости (флегмы) за счет теплоты конденсации. При этом из пара конденсируется в основном ВК, а из флегмы, в основном, НК. Таким образом, стекающая флегма непрерывно обогащается ВК, а поднимающиеся пары – НК.

В результате выходящий из колонны пар состоит почти целиком из НК. Если же в дефлегматоре происходит лишь частичная конденсация паров и в качестве флегмы от водится конденсат, а оставшиеся пары конденсируются и охлаждаются в конденсаторе-холодильнике 3 с образованием дистиллята, то x_Ф < y_D < x_D.

3.1. Равновесие в системах жидкость – пар.

В общем случае жидкая смесь может состоять из нескольких компонентов. В простейшем случае из двух, например, из компонентов A и B.

Согласно правилу фаз Гиббса, число степеней свободы такой системы = 2 (два компонента и две фазы): следовательно, из трех независимых параметров, полностью определяющих состояние системы – T°C, Р и концентрации одной из фаз – можно произвольно выбрать любые два: при этом определяется значение третьего параметра, которое не может быть произвольным.

Обозначим состав жидкой фазы через x, паровой фазы – y. Тогда возможны следующие варианты фазовых диаграмм:

Р – T (x= const),

Р – x (T= const),

T – x,у (Р= const).

Для технических расчетов наиболее важна диаграмма T – x,y, т.к. обычно процесс перегонки в промышленных аппаратах происходит при P= const, т.е. в изобарных условиях.

По степени растворимости жидкости делятся:

- взаиморастворимые в любых соотношениях,

- – идеальные растворы – подчиняются закону Рауля,

- – нормальные растворы – частично подчиняются закону Рауля,

- – неидеальные растворы – значительно отклоняются от закона Рауля,

- частично взаиморастворимые,

- практически взаимонерастворимые.

Дата добавления: 2014-01-07