2 3. Сформулируйте первый закон Коновалова.
Первый закон Коновалова (1881 г.) описывает процесс фракционной перегонки: насыщенный пар по сравнению с равновесным раствором обогащён компонентом, добавление которого в системе повышает общее давление пара.
Рассмотрим фазовую диаграмму при постоянном давлении для бинарной системы в координатах состав — температура:
При нагревании исходной смеси состава Х1 кипение начнётся в точке а1. При этом состав первых порций пара соответствует точке b1. При конденсации этого пара образуется смесь состава Х2, в которой доля компонента А выше, по сравнению с исходной смесью. Нагрев этой смеси приведёт к получению конденсата состава Х3 и так далее, вплоть до выделения чистого компонента А. Отметим, что при кипении смеси состава Х1 состав жидкости будет обогащаться компонентом В, соответственно температура кипящей жидкости будет повышаться до тех пор, пока в жидкости не останется только компонент В. Последовательные перегонки в промышленных условиях объединены в один автоматизированный процесс в дефлегмационных и ректификационных колоннах.
24. Что является движущей силой процесса ректификации?
Движущая сила ректификации – отличие фактических (рабочих) концентраций компонентов в паровой фазе от равновесных для данного состава жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния.
Строя линию рабочих концентраций на диаграмме равновесия, можно графически определить движущую силу процесса и направление переноса распределяемого компонента.
Если рабочая линия расположена выше кривой равновесия, то распределяемый компонент переходит из газовой фазы в жидкую. Примером такого процесса является абсорбция.
В
случае же когда линия равновесия
расположена выше рабочей линии, то
распределяемый компонент переходит из
жидкой фазы в газовую. Примером такого
процесса является ректификация.
Движущую силу процесса можно выразить как через концентрации компонента в жидкой фазе - ∆х, так и через концентрации в газовой фазе - ∆у.
Диаграмма справа соответствует переходу компонента из жидкой фазы в газовую. Выберем на линии рабочих концентраций произвольно точку "А" с рабочими концентрациями х и у. Им соответствуют равновесные составы фаз у* и х*.
Движущая сила процесса, например, ректификации равна ∆х = х - х* или ∆у = у* - у.
Движущая сила при массообмене всегда положительна. Единицей измерения движущей силы в системе "жидкость-жидкость" является кг/м3 или мольные доли, в системе "жидкость-газ" – мольные доли или Па, если движущая сила выражена через разность парциальных давлений.
25. Уравнение линии рабочих концентраций верхней части колонны.
где 
– флегмовое
число;
– доля НКК в дистилляте;
x и y – мольная доля какого-либо компонента смеси.
Это уравнение называется уравнением рабочей линии встречных неравновесных потоков верхней части колонны, уравнением концентраций, или уравнением оперативной линии. Оно устанавливает связь встречных потоков пара и жидкости в произвольном сечении колонны. В координатах x - y уравнение представляет собой кривую линию, т.к. в общем случае поток флегмы может изменяться по высоте верхней части колонны, что приводит к изменению тангенса угла наклона этой линии. Если поток флегмы не изменяется по высоте колонны, то рабочая линия будет прямой.
На диаграмме рабочая линия верхней части колонны имеет характерные точки.