Лекция №11

Перегонка. Общие сведения.

Ректификация. Физическая сущность.

Описание схемы процесса ректификации.

Перегонка – это процесс разделения жидких смесей, путем их частичного испарения и последующей конденсацией образующихся паров.

Если парциальные давления компонентов, составляющих исходную смесь, различны, т.е. различна летучесть компонентов, то состав дистиллята будет отличатся от состава исходной смеси: в нем будет содержаться больше легколетучего (с большим парциальным давлением) компонента.

р_А , р_В – парциальные давления компонентов НК и ВК соответственно.

Если t=const и р_А > р_В , следовательно ( ).

С меньшей температурой кипения низкокипящий или легколетучий компонент (НК), другой компонент будет высококипящим или труднолетучим (ВК).

Перегонка применяется для разделения и очистки и сжиженных газов в химической, пищевой, фармацевтической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Перегонка проводится:

Под вакуумом (термически нестойкие, токсичные)

Под атмосферным давлением

Под избыточным давлением (сжиженный газ).

Физической сущностью процесса перегонки является испарение и конденсация паров, скорости которых во многом определяются равновесными характеристиками в этой системе «ж–г».

Рассматривая бинарные смеси можно сказать, что от взаимной растворимости компонентов их различают:

В заимная растворимость

Полная ( неограниченная) Идеальные Реальные

Частично (ограничено)

Полная взаи мная нерастворимость

Идеальные смеси следуют закону Рауля, согласно которому парциальное давление каждого компонента, в паре пропорционально мольной доли этого компонента в жидкости.

(1)

где Р_А – давление насыщенного пара компонента А при t_кип. раствора

Соответственно для компонента В закон Рауля запишется:

(2)

Одновременно с этим, согласно закону Дальтона общее давление пара над раствором равно сумме парциальных давлений его компонентов

(3)

Помимо этого в соответствии с законом Дальтона парциальное давление компонента А пропорционально его мольной доли в паре

(4)

П – общее давление пара над смесью.

Объединяя уравнения 1 и 2 получим:

(5)

Заменяя общее давление в уравнении 5 на выражение 3 и поделив числитель и знаменатель на давление насыщенного пара компонента В получим:

(6)

где – относительная летучесть компонентов смеси.

В условиях перегонки α > 1. Связывает содержание компонента А в жидкости и паре при равновесии.

Если бы – такую смесь Разделить перегонкой будет не возможно.

Чем больше α, тем легче разделить смесь перегонкой

Рассматривая далее бинарные системы, в соответствии с правилом фаз Гиббса, видим, что число степеней свободы равно 2.

С = 2 (из трех Р, t, х, одна из которых равна константе) При этом возможны следующие варианты фазовых диаграмм
Р–х(у), t=const	t–х(у), Р=const	х–у, Р=const
Равновесные зависимости Необходимы, чтобы определить направление переноса вещества, задать направление и определить движущую силу (могут быть представлены в виде)
Графиков (диаграммы равновесия)	Таблицы	Уравнения