10.Методы разделения смесей. Ректификация.
Автоматизированный процесс, приводящий к разделению жидкого раствора наз-ся ректификацией.
Разделение смеси ведется в ректификационной калонне.
Последовательность разделения сложной смеси у/в можно рассмотреть с помощью диаграммы. В начале жидкость состава х0 нагревается до температуры кипения Т0 .При этой температуре выделяется из жидкости пар состава у0. Этот пар, проходя через патрубок, вступает в контакт с жидкостью (флегмой) на тарелке при Т1<Т0. При конденсации пара состава у0 в жидкости на I-ой тарелке выделяется теплота конденсации, за счет которой из жидкости состава х1 на этой тарелке выделяется пар состава у1. Этот пар обогащен более НК компонентом (у1>y0). Пар состава у0 конденсируется в жидкость состава х1. Пар состава у1 поступает на 2-ю тарелку, где часть его конденсируется в жидкость состава х2, и за счет теплоты конденсации выделяется пар состава у2 при температуре Т2 и.т.д.
Температура в верхней части колонны снижается в ряду :
Т0>T1>T2>T3>T4. Число ступенек на диаграмме температура-состав опред. число тарелок, кот. необходимо разместить в колонне для разделения раствора на отдельные компоненты. Разделяющая способность зависит от относительной летучести компонентов (чем α боьше тем разделение идет лучше ),от конструкции тарелок .
11. Диаграмма состояния р-ров ,образующих азеотропы.2й з-н Коновалова.
Жидкости, имеющие максимум или минимум на кривых давление -состав соответствуют минимумы и максимумы на кривых Ткип – состав, причем в точках минимума и максимума составы жидкой и паровой фазы равны.
Отклонение свойств реальных растворов от св-в идеальных могут быть настолько большими, что кривые давления насыщенного пара или Ткип в зависимости от состава раствора могут иметь максимум или минимум давлении температуры кипения.
*
еще
два графика, но наоборот, т.е минимум
давление, максимум температура
Максимум на кривых давление – состав появляется у р-ров жидкостей, полиэдры кот. однородного состава более прочны, чем полиэдры разнородного состава, и наоборот. В точках максимума или минимума давлений или Ткип составы жидкой и паровой фаз равны (х=у). Смеси такого состава называются азеатропами или неразделяющимися.
При разгонке азеатропов с максимумом Ткип в отгоне будут содержаться жид-ть А или В, а в остатке –азеатроп, содержащий оба компонента (А+В). При разгонке жидкостей с минимумом Ткип с парами будет уходить из разгоночного аппарата азеатроп, а в остатке будет содержаться один из компонентов.
Методы разделения гетероазеатропных смесей:
1) Химический метод разделения азеатропа (вода+спирт ,с добавлением водоотнимающего агента, например СаО )
2) Разгонка в колоннах под вакуумом.
3) Разделение азеатропа путем перегонки с добавлением третьего компонента.(К раствору вода+спирт добавляем бензол .образуется двухслойная жидкость,кипящая при 64 ºС и давлении 1 атм. Остаток после отгонки бензольного раствора явл. абс. спирт).
Термодинамическое док-во II з-на Кановалова
Жидкости, имеющие максимум или минимум на кривых давление -состав соответствуют минимумы и максимумы на кривых Ткип – состав, причем в точкх минимума и максимума составы жидкой и паровой фазы равны.
Док-во: исходя из уравнения Гиббса - Дюгема, которое для бинарной смеси жидкостей на небольшом удалении от экстремума можно записать в таком виде.
Подставляем в это выражение
Х1=1-Х2 :
Выделяем из dp1 :
Давление p1 и р2 по з-ну Дальтона можно связать с составом паровой фазы:
р1=(1-у2)Р и р2=у2Р
Подставляем в предыдущее уравнение:
Полное давление по з-ну Дальтона равно сумме парциальных давлений:
Р=р1+ р2
Дифференцируем dP=dp1 +dp2
Поделим на dx2
В точке экстремума
И кроме того первая производная
Откуда
Это равенство выполняется при условии, что у2=х2 ,что и требовалось доказать.