ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основное уравнение теории азеотропной и экстрактивной ректификаМеханизм действия разделяющих агентов и критерии их выбора из "Азеотропная и экстрактивная ректификация" По мере уменьшения Хр составы смесей 1—Р и 2—Р, соответствующих пределам интегрирования, шриближаются к чистым компонентам 1 и 2, для которых Ф=0. В частном случае, когда J p=0, система превращается в бинарную и из уравнения (115) вытекает уравнение Редлиха и Кистера (91). [c.37] Из определения функции Ф [уравнение (86)] нетрудно за- лючить, что при положительных отклонениях от идеального поведения в бинарных системах 1—Р и 2—Р ( У1 1 и Ур 1) Ф]р 0 и Ф. р 0, а величина Ф]р или Фар тем больше, чем больше отклонения от идеального поведения. Для идеальной системы ( У1 = Ур = 1) Ф = 0. В бинарной системе с отрицательными отклонениями от идеального поведения (у1 1 и Ур 1) Ф 0, причем с увеличением степени неидеальности системы величина Ф уменьшается. [c.38] В соответствии с этим из неравенства (112) следует, что для увеличения относительной летучести одного из компонентов заданной смеси нужно, чтобы в бинарной системе, образованной разделяющим агентом и этим компонентом, были большие положительные (или меньшие отрицательные) отклонения от идеального поведения, чем в системе, образованной разделяющим агентом и вторым компонентом. [c.38] Уравнение (121) имеет важное значение для теории процессов азеотропной и экстрактивной ректификации, так как оно не только доказывает возможность выбора разделяющих агентов на основе оценки степени неидеальности бинарных систем, но позволяет также термодинамически точно определять среднее увеличение коэффициента относительной летучести, вызываемое разделяющим агентом, по данным о равновесии в бинарных системах. [c.39] Уравнение (121) определяет условие, которому должен удовлетворять разделяющий агент для того, чтобы он увеличивал коэффициент относительной летучести заданной смеси. Это уравнение не позволяет, однако, установить, распространяется ли это увеличение на весь диапазон концентраций. компонентов заданной смеси. Кроме того, оно не отражает влияния свойств и состава смеси, подвергаемой разделению, на степень Изменения ее коэффициента относительной летучести. Для решения этих вопросов следует выяснить механизм действия разделяющих агентов. С этой целью необходимо обратиться к анализу имеющихся опытных данных о равновесии между жидкостью и паром в трехкомпонентных системах. [c.39] Константы A ik, входящие в уравнение (1I23),являются мерой неидеальности соответствующих бинарных систем. Они принимаются равными средним арифметическим из значений логарифмов коэффициентов активности обоих компонентов при бесконечно малой их концентрации в растворе. Уравнение (123) было сопоставлено с опытными данными для ряда систем Розеном [16], Гарнером и Эллисом [17] и автором [18]. [c.41] Выше уже указывалось, что коэффициент относительной летучести бинарной системы зависит от степени ее неидеальности, характеризуемой в уравнениях (124) и (125) величиной Л12, а также от отношения давлений паров компонентов и состава раствора. Обраш,ает на себя внимание, что члены А 2(1—2х1) и Л 2(1—2 ) входят соответственно в уравнения (124) и (125) с разными знаками. Это показывает, что разделяющий агент в наибольшей степени увеличивает коэффициент относительной летучести заданной смеси в том диапазоне концентраций, в котором в отсутствие разделяющего агента он имеет наименьшее значение. В области концентрации, соответствующей наибольшим значениям коэффициента относительной летучести в отсутствие разделяющего агента, прибавление последнего увеличивает а в минимальной степени. Эти положения наглядно иллюстрируются кривыми, изображенными на рис. 7. [c.42] И — относительные концентрации метил-этилкетона, мол. %. [c.42] Отмеченное действие разделяющего агента объясняется тем, что при его прибавлении уменьшается концентрация компонентов исходной смеси, что вызывает ослабление взаимодействия между ними. [c.43] Таким образом, действие разделяющего агента обусловлено двумя факторами 1) изменением относительной летучести компонентов вследствие разной интенсивности их взаимодействия с разделяющим агентом [в уравнении (123) этот фактор учитывается членом х , —А р)] 2) уменьшением интенсивности взаимодействия компонентов рассматриваемой системы друг с другом за счет разбавления раствора разделяющим агентом [в уравнении (123) этот фактор учитывается членом 2(1- р)[(1-2х, )]. [c.43] Как следует из уравнения (125), при разделении бинарной системы с большими отклонениями от закона Рауля третий компонент в определенном диапазоне концентраций может действовать как разделяющий агент даже в том случае, когда Л1р—Лгр 0. Из уравнения (123) вытекает, что эффективное действие таких разделяющих агентов возможно в тех случаях, когда отношение давлений паров компонентов заданной бинарной системы достаточно велико. Указанные разделяющие агенты могут быть применены в частности для разделения систем, компоненты которых, несмотря на большую разницу температур кипения, образуют азеотропы или в определенной области концентраций имеют состав пара, мало отличающийся от состава жидкости. Отсюда вытекают следующие положения, на основании которых должен производиться выбор разделяющих агентов. [c.43] Приведенные выше представления о механизме действия разделяющих агентов и возникающие из них следствия основывались на рассмотрении условий разновесия между жидкостью и паром в трехкомпонентных системах. Поэтому они являются общими для процессов азеотропной и экстрактивной ректификации. [c.44] Таким образом, при выборе разделяющих агентов для процессов азеотропной и экстрактивной ректификации должны учитываться свойства системы, подлежащей разделению. Прежде всего на основании данных о равновесии между жидкостью и паром в исходной системе должны быть определены требования, предъявляемые к разделяющему агенту. Затем на осиове этого должен быть произведен ориентировочный выбор предполагаемых разделяющих агентов. Следующей стадией является определение данных о равновесии между жидкостью и паром в бинарных системах, состоящих из компонентов заданной смеси и разделяющих агентов, с целью ориентировочного определения эффективности последних. Такое определение может быть произведено приближенно по уравнению (125). Наконец, для получения данных, необходимых для расчетов, связанных с проектированием, должны быть определены условия равновесия между жидкостью-и паром в многокомпонентной системе, состоящей из компонентов заданной смеси и разделяющего агента. [c.44] Вернуться к основной статье