48. Дистилляционные процессы. Физико-химические основы. Закон Рауля. Уравнение равновесной линии, относительная летучесть. Изображение процессов дистилляции на у-х и t-X-y диаграммах.
Дистилляция (distillatio — стекание каплями) — перегонка, разделение жид смесей на отличающиеся по составу фракции.
Основана на различии в составах жидкости и образования из нее паров. Дистилляция обычно осуществляется путем частичного испарения и последующей конденсации пара. Отогнанная фр (дистиллят Д) обогащена относительно более летучими (низкокипящими) компонентами, а не отогнанная жидкость (кубовый остаток) менее летучими (высококипящими).
Если из исходной отгоняется не одна фракция, а несколько , то такой дистиллят называется фракционной или дробной. В зависимости от условий процесса, дистилляция бывает молекулярной и простой.
Простая дистилляция — проводиться при таких р, когда длина свободного пробега молекул намного меньше, чем расстояние между поверхностями испаряющийся Ж и конденсацией пара. tтакого процесса опр-ся условиями фазового равновесия между Ж и паром. Если необходимо понизитьt, то применяют Д под вакуумом, с вод паром или инерт газами.
Аппараты, кот исп-ся при простой Д дел-ся на емкостные и пленочные. В емкостных аппаратах нах-ся большой объем Ж и происходит интенс перемещивание в результате кипения.
Молекулярная Д – основана на зависимости скорости испарения в-ва от его молекулярной mприtнижеtкипения Ж и низких р. При этом длина своб пробега молекул уже соизмерима с расстояниями между поверх конденсации пара и испар Ж. При этом молекулы соударяются от-но редко и двигаются незав друг от друга. Расход и состав паровой фазы оп-ря скоростями испарения отд компонентов. Но не один из процессов не дают возможность получить продукт с опр концентрации. Для получ продукт с опр концентрацией и высоким выходом ис-ся процесс ректификации
Закон Рауля связывает давление насыщенного пара над р-ром с его составом; он формулируется следующим образом:
Парциальное давление i-ого компонента в идеальном р-ре равен произв парц р насыщенных паров, при даннойt, на мольную концентрацию компонента в жид фазе. рi=Pixi, Р нас паров каждого комп вычисляетсч по формуле АнтуанаtgP=A-B/(C+t). А,В,С опр-ся экспериментально.
Ж начинае кипеть при t, при кото рой р ее насыщ паров =р внешн
среды.
π=∑рi=рнккх`+рвкк(1-х`). получаем уравнение для построения нижней изобары х`=(π- рвкк)/ (рнкк-рвкк). По з-ну Дальтона, парц р компонента газ смеси = произв р в системе на мольную долю компонента в газ смеси. При р=const,з-н Рауля-Дальтона: рi=Pixi= πуi, получаем уравнение верхней изобары у`=(рнккх`)/ π.
Уравнение равновесия фаз: для НКК - у`=(рнккх)/ π, ВКК – (1-у`)=(р2(1-х`))/ π. если разделить, р1/р2=α-получим коэффициент летучести. Уравнение равновесия фаз бинарной смеси и устанавливает зависимость между равновесными концентрациями в жидкой и паровой фазах.у`/(1- у`)=α(x`/(1-x`)). уравнение представляет собой гиперболу, изгиб которой зависит от α.
на х-у диаграмме построена кривая равновесия жидкой и паровой фазы при внешнем давление π при ta-w. полученные при разных температурtравновесные составы жидкойx` и паровойy` фаз при давление π могут быть представлены в системе координатt-x,y. по оси абсцисс отложениы концентрацииx` иy`, отвечающие разным температурамt.
