ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характеристики двухфазных систем жидкость—пар из "Основные процессы и аппараты Изд10" Процессы перегонки осуществляются периодически или непрерывно. Ниже рассмотрены характеристики двухфазных систем жидкость—пар, необходимые для анализа и расчета процессов перегонки. [c.472] Следовательно, из трех независимых параметров, полностью определяющих состояние системы,— температуры t, давления р и концентрации одной из фаз с — можно произвольно выбрать любые два при этом определится значение третьего параметра, которое уже не может быть произвольным. [c.472] В связи с этим для физико-химической характеристики бинарных систем жидкость—пар удобно пользоваться так называемыми фазовыми диаграммами. Если обозначить через х состав жидкой фазы, а через у — состав паровой фазы, то, принимая t = onst, можно построить график зависимости давления пара от состава жидкости (диаграмма р—дг). [c.472] Вид этих зависимостей определяется взаимной растворимостью компонентов жидкой смеси и другими их свойствами, рассматриваемыми ниже. [c.472] Классификация бинарных смесей. В зависимости от взаимной растворимости компонентов различают смеси жидкостей 1) с неограниченной взаимной растворимостью 2) взаимно нерастворимых 3) ограниченно растворимых друг в друге. Смеси с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в свою очередь делятся на идеальные и реальные (неидеальные) смеси. [c.472] Идеальные смеси. Идеальные растворы следуют закону Рауля. Согласно закону Рауля, парциальное давление каждого компонента, например низкокипяи го компонента А в паре pJ , пропорционально мольной доле этого компонента в жидкости. При этом коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара данного компонента при данной температуре. [c.473] При смешивании компонентов идеального раствора тепловой эффект отсутствует и объем смеси практически не изменяется. [c.473] В обобщенном виде закон Рауля формулируется так мтучесть 1 любого компонента идеального раствора равна летучести чистого компонента, умноженной на его мольную долю. [c.473] Из уравнений, выражающих законы Рауля и Дальтона, видно, что при постоянной температуре парциальные давления компонентов, а также общее давление паров над смесью находятся в линейной зависимости от мольной доли Ха низкокипящего компонента. [c.473] На рис. XII-1 при t = onst прямые ОВ и С А изображают изменения парциальных давлений компонентов (рд и рв), а прямая А В — изменение общего давления над раствором. Вертикальные отрезки СВ и ОА выражают давления насыщенных паров чистых компонентов (Рд и Рв). [c.473] Далее проводят горизонтальную прямую M.N, соответствующую внешнему давлению. Из точки на оси абсцисс, отвечающей Ха, восстанавливают вертикаль до пересечения с прямой MN в точке D, через которую проходит изотерма t — onst. При этой температуре общее давление пара смеси равно внешнему давлению, и, следовательно, смесь состава лгд кипит при температуре t. Аналогично можно определить, что температура кипения смеси состава ха равна смеси состава х —и т. д. [c.473] Парциальное давление рл низкокипящего компонента над смесью при температуре кипения t выражается вертикальным отрезком, полученным при проведении вертикали из точки, соответствующей смеси состава Ха, до пересечения с прямой парциальных давлений в точке Е. [c.474] Затем на оси абсцисс откладывают определенные по закону Рауля равновесные составы паров у, у1, у% и проводят из соответствующих им точек прямые до пересечения с изотермами, отвечающими температурам tl, ti, ta- Соединив точки пересечения Bj, В , Вд . с точками А и В плавной кривой, получают линию конденсации АВ В В В. [c.474] При пользовании диаграммой на оси абсцисс откладывают состав жидкой смеси и проводят из соответствующей точки вертикаль до пересечения с линией кипения. Далее из точки пересечения проводят горизонталь вправо до пересечения с линией конденсации. Абсцисса точки пересечения указывает состав равновесного пара. [c.474] На фазовой диаграмме у—х (рис. ХП-З) наносится линия равновесия, выражающая в данном случае зависимость между равновесными составами (по ннзкокипящему компоненту) жидкой (хл) и паровой (г/л) фаз. Процессы перегонки осуществляют обычно при постоянном внешнем давлении. Поэтому диаграмма строится при Р = onst, т. е. для переменных температур кипения, изменяющихся в зависимости от изменения состава жидкой смеси. [c.474] С жидкостью, представляющей собой чистый НК, находится в равновесии пар, в котором содержится 100% того же компонента. Соответственно крайние точки кривой равновесия расположены в противоположных углах квадрата (см. рис. ХП-З). Выпуклость кривой равновесия относительно диагонали квадрата в общем случае зависит от отношения теплот испарения компонентов смеси гд/гд. При гд/гд 1 с увеличением давления кривая равновесия становится менее выпуклой, т. е. приближается к диагонали квадрата (пунктир на рис. ХИ-3). [c.475] Таким образом, зная а, т. е. давления насыщенных паров чистых компонентов, можно рассчитать и построить кривую равновесия для идеальных смесей. [c.475] В действительности идеальных растворов не существует, однако в промышленности приходится разделять перегонкой многие растворы, приближающиеся по свойствам к идеальным. К числу их относятся близкие по химическим свойствам вещества, например бензол и толуол, для которых построена диаграмма у—х на рис. ХП-З. [c.475] Действительно, как видно из рис. ХП-2, при одной и той же температуре содержание НК в парах (точки В) больше его содержания в равновесной с парами жидкости (точки А), т. е. пары обогащаются НК. К аналогичному выводу можно прийти, рассматривая рис. ХИ-3. Кривая равновесия выпукла кверху. Добавление НК (в данном случае — бензола) к смеси бензол—толуол приводит к понижению температуры ее кипения. Соответственно концентрация бензола в паре, выше, чем в жидкости. [c.475] Вернуться к основной статье