Взаиморастворимые жидкости в любых соотношениях.

Для идеальных растворов справедлив закон Рауля:

Парциальное давление каждого компонента, например, низкокипящего компонента А в паре , пропорционально мольной доле этого компонента в жидкости. При этом коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над жидкостью чистого компонента А при данной T°C.

(3.1)

(3.2)

- давления насыщенных паров над чистыми жидкостями А и В.

86. Простая перегонка (дистилляция): однократная, многократная и постепенная. Материальный баланс постепенной дистилляции.

По способу разделения паровой и жидкой фаз дистилляцию подразделяют на однократную, многократную и постепенную.

При однократной дистилляции все количество образовавшихся при частичном испарении исходной жидкой смеси жидкого остатка и равновесного с ним пара отделяется друг от друга однократно. В случае многократной дистилляции процесс однократной дистилляции применяется многократно по отношению к жидкому остатку. То есть в начале происходит процесс отделения равновесного пара от жидкого остатка, а затем этот остаток вновь частично испаряется с последующим определением от него образовавшегося пара и т.д. При постепенной дистилляции пары определяются от жидкого остатка по мере их образования. Таким образом постепенную дистилляцию можно рассматривать как предельный случай многократной.

Однократная дистилляция.

Однократную дистилляцию можно проводить как непрерывно, как и периодически. На рис. 3.7 представлена схема непрерывной однократной дистилляции, где и - мольные расходы исходного раствора, кубового остатка и дистиллята соответственно; и - составы исходного раствора, кубового остатка и дистиллята соответственно.

Рис. 3.7. Схема установки для непрерывной однократной дистилляции: 1 - испаритель; 2 - сепаратор; 3 - конденсатор.

На ри.3.8 представлена схема многократной дистилляции на примере двухкратной. В этом случае кубовый остаток, полученный при однократной дистилляции вновь подвергается ей повторно. Поскольку после каждой

Рис. 3.8. Схема установки непрерывной двукратной дистилляции: 1 - испарители; 2 - сепараторы; 3 - конденсаторы.

ступени в жидкой смеси, подвергаемой дистилляции, доля легколетучего компонента будет уменьшаться, то уменьшаться его доля будет в кубовом остатке и в дистилляте: .

Постепенная дистилляция.

Обычно процесс постепенной дистилляции проводят периодически (рис.3.9). При периодической перегонке жидкость постепенно испаряется, образующиеся пары удаляются и конденсируются, получают дистиллят. При этом содержание НК в исходной жидкости постепенно уменьшается, что приводит к снижению содержания НК в дистилляте В начале процесса перегонки содержание НК в дистилляте максимально, в конце минимально. Процесс заканчивается по истечении времени при достижении заданного состава кубового остатка или среднего состава дистиллята . Следить за изменением состава кубового остатка можно по его температуре (рис.3.10).

Рис. 3.9. Схема установки постепенной дистилляции: 1 - куб-испаритель; 2 - конденсатор; 3 - сборник дистиллята; 4 - измеритель

температуры.

Рис. 3.10. Изменение составов куба и дистиллята, а также температуры процесса постепенной дистилляции со временем.

Для повышения степени разделения смеси применяют дефлегматор. Дефлегмация – частичная конденсация паров с возвратом конденсата в куб с целью обогащения оставшегося пара НК. Пары из перегонного куба поступают в дефлегматор, где они частично конденсируются, в основном ВК и получаемая жидкость (флегма) сливается в куб. Пары обогащенные НК, направляются в конденсатор-холодильник, где полностью конденсируются. Окончание операции контролируют по смеси в кубе, которая должна соответствовать заданному состава остатка.

Рис.3.11. Схема установки постепенной фракционной дистилляции: 1 - куб-испаритель, 2 - конденсатор; 3 - сборники дистиллята; 4 - измеритель температуры.