3. Эволюция бинарных азеотропов

Необходимым этапом синтеза возможных вариантов схем разделения азеотропных смесей является анализ физико-химических особенностей поведения системы. Обычной ректификацией в одной колонне не могут быть разделены азеотропные бинарные системы и смеси с.

Вывод о наличии либо отсутствии азеотропа можно сделать на основании экспериментальных данных (рис. 11-13). Особенности эволюции бинарных азеотропов (характер изменения составов азеотропов при варьировании внешних условий) учитываются при выборе специального метода ректификации.

На рис. 19 приведены основные виды зависимостей составов бинарных азеотропов от температуры. Зависимостикачественно аналогичны.Т^Б – температура реализации условия Банкрофта: (рис. 20а).

1

а) б)

(2)

При отсутствии условия Банкрофта компонент 1 во всем диапазоне условий существования равновесия жидкость – пар является легкокипящим: при постоянном давлении его температура кипения меньше , и легколетучим, т.к. при постоянной температуре давление его насыщенных паров выше(рис. 20б).

При отсутствии в системе условия Банкрофта Т^Б бинарный азеотроп расположен между точкой чистого компонента и псевдоидеальной точкой:

- положительный – между точкой легкокипящего компонента 1 и псевдоидеальной точкой (рис. 19а),

- отрицательный – между точкой тяжелокипящего компонента 2 и псевдоидеальной точкой (рис. 19б).

Только при наличии в системе точки Банкрофта бинарный азеотроп может при изменении давления «проходить» весь концентрационный диапазон. Азеотроп может «исчезнуть» в точке чистого компонента, в этом случае бинарная смесь может быть разделена в одной ректификационной колонне (рис. 21 а, б). Однако такие случаи эволюции среди реальных азеотропных систем встречаются редко.

Если при варьировании условий состав азеотропа заметно меняется, то

возможно разделение бинарной азеотропной смеси в типовом комплексе ректификационных колонн, работающих под разным давлением (рис. 21 в, г). Если же состав азеотропа практически не меняется под воздействием давления, то используются другие специальные методы ректификации: экстрактивная (или реэкстрактивная) ректификация, сочетание ректификации и первапорации, ректификации и кристаллизации. Бинарные азеотропные расслаивающиеся смеси разделяют с использованием сепараторов и ректификационных колонн.

Рис. 21. Преобразование диаграмм у – х бинарных систем

при изменении давления (Р_I; Р_II):

а), б) положительные отклонения от идеального поведения;

в), г) отрицательные отклонения от идеального поведения.

Особенности эволюции бинарных биазеотропных систем подробно изложены в [7]. Поведение реальных объектов весьма многообразно. Более сложные примеры фазового поведения бинарных систем и эволюции азеотропов рассматриваются в специальной литературе, однако и в этих случаях справедливы законы парожидкостного равновесия, рассмотренные в данном пособии.