Равновесие процесса

Рассмотрим равновесие в системе “ж - ж”. Система состоит из двух фаз и трех компонентов. Следовательно по правилу фаз Гиббса число степеней свободы равно 1.

При проведении процесса температура не изменяется, а давление в подобной системе практически не оказывает влияния. Поэтому в ней можно изменять концентрацию одной из фаз без нарушения равновесия. При этом

,

т.е. данной концентрации распределяемого вещества х в одной фазе в состоянии равновесия соответствует определенная концентрация у^* вещества в другой фазе.

где

у – концентрация компонента “А” в растворителе “Е” – экстракте.

х – концентрация компонента “А” в “R” – рафинате.

Равновесия в системе определяется законом распределения Нереста: при Т=const отношение между концентрациями компонентов в двух жидкостях при равновесии постоянно.

Вещество распределяется между двумя жидкостями в отношении “m”, не зависящим от его количества.

Для идеальных растворов: .

Для реальных растворов существует две группы.

Полная нерастворимость В и С; экстракт и рафинат – двойная система и линия равновесия:

Система А–В–С, причем А+В и В+С – неограничено растворимы в друг друге, В и С ограничено растворимы следовательно появляется тройная система и линия равновесия представится на треугольной диаграмме:   F – исходный раствор; S – экстрагент.

Равновесная кривая или биноидальная кривая.

Вершины равностороннего треугольника соответствуют чистым компонентам. Каждая точка на сторонах АВ, ВС и АС соответствует составу двухкомпонентных растворов. Каждая точка на площади внутри диаграммы соответствует составу трехкомпонентного раствора (тройной смеси).

Содержание компонента в точке М определяется проведением прямых, параллельных противоположной стороне.

Процессы смешения и расслаивания на диаграмме изображаются прямыми, соединяющими исходные и конечные растворы.

Материальный баланс экстракции выражается общими для массообменных процессов уравнениями в дифференциальной и интегральной формах. При од­нократном взаимодействии фаз (периодическая экстракция) материальный ба­ланс процесса по потокам принимает вид:

F + S = M = Е + R

где F, R — массовые количества соответственно исходного раствора и полученного рафи-ната;

S, Е — массовые количества соответственно экстрагента и полученного экстракта.

Графическое изображение материального баланса видно на треугольной диаграмме. Из диаграммы по правилу рычага можно найти количество необходимого для процесса экстрагента: , или соотношение между рафинатом и экстрактом:

Дата добавления: 2014-01-04