ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодическая ректификация четырехкомпонентных смесей из "Физико-химические основы дистилляции и ректификации" В 4-компонентных системах характер фазового равновесия может быть более сложным и гораздо более разнообразным, чем в тройных системах. Число возможных типов диаграмм в 4-компонентных системах имеет порядок тысяч и характер процессов ректификации может быть чрезвычайно разнообразным. Здесь еще более существенное значение приобретает в конкретных случаях учет физико-химической природы системы. [c.176] Обсудим, каким образом рассмотренные ранее положения могут быть использованы для анализа путей ректификации в 4-ком-понентных системах. Общая схема остается здесь прежней. На основе данных о характере фазового равновесия может быть построена отражающая их качественная диаграмма дистилляционных линий или диаграмма с-линий. По этим диаграммам определяются составы фракций, которые могут быть выделены в заданной системе. Далее с учетом правил изменения состава куба можно проследить вероятные варианты протекания ректификации при различных составах кубового раствора. [c.176] В 4-компонентных системах, как и ранее, целесообразно различать два типа случаев, обладающих характерными особенностями при ректификации 1) первая фракция для всех 4-компонентных растворов одинакова, т. е. на диаграмме с-линий имеется только один устойчивый узел с-линий Независимо от числа остальных особых точек 2) первые фракции для разных четырехкомпонентных растворов могут быть различными. Если вспомнить тройные системы, то естественно ожидать, что первому типу соответствуют более простые закономерности протекания ректификации. [c.176] Таким образом, для области / характерна следующая последовательность выделения фракций 0—Р0—0—т. Аналогичным путем нетрудно убедиться, что в концентрационном тетраэдре имеются еще две трехмерные ректификационные области II. 0— Р0—Р—т и III. а0—а—р—т. Как видно, первые фра кции во всех трех областях оказываются одинаковыми. Между собой различные ректификационные области отделены плоскими разделяющими поверхностями сс0—рэ—т и а0—р—т, которые, в свою очередь, можно рассматривать как двумерные ректификационные области. Плоский характер разделяющих поверхностей для случаев первого типа является общим правилом, обусловленным прямолинейностью луча, по которому изменяется состав куба при отгоне фракции постоянного состава. [c.177] Наиболее существенной чертой случаев второго типа является наличие на ректификационной диаграмме разделяющих поверхностей между областями ректификации с различными первыми фракциями. Для тех систем, в которых подобные разделяющие поверхности оказываются плоскими, анализ процессов ректификации практически не имеет особенностей, по сравнению со случаями первого типа, рассмотренными выще. Напротив, при искривленности разделяющих поверхностей, как и в тройных системах, протекание ректификации усложняется и зависит от характера кривизны и относительного расположения особых точек системы. [c.178] Пусть диаграмма с-линий около четверного азеотропа имеет вид, как на рис. УГ, 23. Пусть при этом L и — фигуративные точки первых фракций, расположенные над и под разделяющей поверхностью Р, соответственно. Рассмотрим протекание ректификации раствора К, фигуративная точка которого расположена под разделяющей поверхностью. При выделении первой фракции L состав куба будет смещаться по линии L A в сторону точки А. Когда состав куба достигнет точки А, начнет выделяться четверной седловой азеотроп S, так как в поверхности Р все с-линии сходятся к точке S. Это, в свою очередь, приведет к смещению состава куба в точку В над поверхностью Р. В результате начнет выделяться фракция L, из-за чего состав куба вернется на разделяющую поверхность в точку С. При этом снова появится фракция, соответствующая седловому азеотропу 5 и т. д. [c.178] Таким образом, как и в тройных системах, при изменении состава куба по ломаной AB DE, состоящей из бесконечно малых ступенек и расположенной в пределе в разделяющей поверхности, в ходе идеальной периодической ректификации будет выделяться фракция переменного состава, представляющая собой смесь фракций Z, и 5. Нетрудно также заметить на рис. VI, 23, что если бы поверхность Р была плоской или конической с вершиной в точке 5, то вместо фракции переменного состава в ходе процесса отгонялся бы четверной седловой азеотроп. Однако подобные случаи, по-видимому, маловероятны для реальных систем. [c.178] Остановимся еще на одной особенности, которая может быть связана с разделяющими поверхностями. Пусть диаграмма с-линий около четверного седлового азеотропа имеет вид, как на рис. VI, 24. [c.178] Обозначения, как на рис. VI. 23. [c.179] Тогда ДЛЯ всех составов К куба, попадающих после выделения фракции Ь в область разделяющей поверхности вне участка 05 , разделяющая поверхность в ходе ректификации будет пересечена в точке А. В данном случае после смещения состава куба в бесконечно близкую точку В начнет выделяться фракция Ь, что не приведет, как ранее, к возвращению состава куба на разделяющую поверхность. [c.179] Таким образом, при определенной форме разделяющей поверхности и ее расположении относительно особых точек в ходе ректификации возможно пересечение разделяющей поверхности между областями ректификации с различными первыми фракциями. Практически это означает, что в подобных случаях при ректификации 4-компонентных растворов может быть выделено более четырех фракций. [c.179] Вернуться к основной статье