ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Специальные методы разделения органических веществ из "Препаративная органическая химия" Давление паров бензола мм рт.ст. [c.57] Давление водяного пара мм рт. ст. [c.57] Для более совершенного разделения смеси, особенно в случае малой разницы температур кипения ее компонентов, применяется фракционная перегонка, осуществляемая в перегонной колонне. [c.57] Вследствие того, что поверхность соприкосновения пара и жидкости в колонне велика, облегчается теплообмен и улучшается разделение фаз (пара и флегмы). Благодаря этому жидкая фаза, возвращаясь в перегонную колбу, обогащается менее летучим компонентом, а газовая фаза, поступающая вверх, обогащается более летучим компонентом. Это иллюстрируется диаграммой, представляющей ход изобары (рис. 30). [c.57] имеющая начальный состав Х , кипит при температуре образуя пар состава У , который, охлаждаясь до температуры частично конденсируется, причем образуется жидкая фаза состава Х и газообразная фаза Уг, обогащенная более летучим компонентом. Дальнейшее испарение конденсата и последующее охлаждение газовой фазы приводит к повторению этого явления. Аналогичное явление происходит с жидкой фазой, имеющей состав Дистиллята Х , нагреваемой постепенно до все более высоких температур (см. рис. 30). [c.57] Схема перегонной колонны. [c.58] Для облегчения понимания описанных явлений на рис. 31 приведена схема колонны. Пары состава Уо находящиеся при температуре кипения в состоянии равновесия с жидкостью в кубе, имеющей состав Х , доходят до уровня 1, на котором жидкость состава Х , равного составу пара Уо. находится в равновесии с паром состава У1 при температуре По закону Рауля Уу=к-Х1. [c.58] Уровни 1, 2. на которых существует гипотетическое состояние равновесия, называются теоретическими тарелками, а расстояния между ними—высотами, соответствующими теоретической тарелке. На верх колонны подается жидкая фаза, имеющая состав дистиллята или близкий к нему и называемая флегмой. [c.58] Число теоретических тарелок, а следовательно, и высота колонны сказываются на чистоте дистиллята. Подобное же влияние оказывает и степень дефлегмации. При правильном подборе этих двух параметров можно добиться хорошего эффекта разделения. [c.59] Х — молярная доля этого же компонента в дистилляте. [c.59] Найденная зависимость определяет состав обеих фаз между тарелками. В случае непрерывной перегонки значения Яо и Х существенны в течение всего процесса перегонки, в случае периодической перегонки— только для данного момента. Графически эта зависимость выражается прямой линией—так называемой линией концентраций. [c.60] Предполагая степень дефлегмации бесконечной, мы устанавливаем один параметр. Если сверх этого мы определим степень разделения, т. е. примем содержание более летучего компонента равным Х , то число теоретических тарелок колонки при Яо=со будет числом минимальным. Бесконечная степень дефлегмации применяется для определения числа теоретических тарелок, характеризующего данную колонну. [c.60] Для установления состояния равновесия эталонную двухкомпонентную смесь перегоняют несколько часов, не собирая дистиллята. Затем берут пробы с верха колонны (состав Х ) и из перегОАной колбы (состав Хд) и определяют число теоретических тарелок графическим или алгебраическим методом. [c.60] Подставляя в уравнение (7) Яо= х), получаем зависимость У = X, которая, будучи нанесена на диаграмму равновесия (рис. 33), совпадает с диагональю. Жидкость состава Х ,, нагретая в перегонной колбе до температуры кипения под данным давлением, образует пар состава У . Этот пар поступает на тарелку /, откуда жидкость состава Ху У стекает в перегонную колбу. Пар состава У , находящийся в состоянии равновесия с жидкостью на этой тарелке, направляется к следующей тарелке, и описанный процесс повторяется. Отсюда следует, что состав обеих фаз между тарелками можно найти по точкам, лежащим на линии концентраций, а состав в состоянии равновесия на тарелках—по линии равновесия. Число точек на этой линии выражает число теоретических тарелок, увеличенное на точку О, соответствующую перегонной колбе, а в случае применения дефлегматора—на точку 5. График, показанный на рис. 33, соответствует колонне, имеющей пять теоретических тарелок. [c.60] Из сказанного выше ясно, что для получения дистиллята, обогащенного более летучим компонентом, нужно работать при конечной степени дефлегмации. По мере хода перегонки гипотетическое распределение состояний равновесия вдоль колонны меняется вследствие непрерывного изменения состава жидкости в перегонной колбе. В зависимости от того, какой дистиллят требуется получить, перегонку можно проводить или при переменной или при постоянной степени дефлегмации в первом случае дистиллят во время перегонки будет иметь постоянный состав, а во втором—переменны й. [c.61] Практически чаще пользуются графическим методом расчета, менее сложным, чем алгебраический. [c.61] Допустим, что состав дистиллята во время перегонки постоянный и составляет, например, Х =0,9. [c.61] Число теоретических тарелок определяют, проводя между точками О VI й попеременно вертикальные и горизонтальные линии, пересекающие кривую равновесия и линию концентрации. Число уступов равно числу теоретических тарелок. [c.61] Подобным же образом поступают на конечной стадии перегонки, для которой линия концентраций проводится через точки й и с при иной степени дефлегмации. Значение степени дефлегмации при этом надо подобрать так, чтобы число теоретических тарелок было то же что и в начале перегонки это понятно, потому что работает та же колонна, имеющая определенную длину. [c.61] Баланс принято относить к 5=100 молей исходной смеси. [c.62] Вернуться к основной статье