Диаграммы фазового равновесия жидких смесе

Правило рычага. При расчетах фазовых равновесий необходимо определять, каким будет количество компонента в каждой из равновесных фаз при заданном общем составе. Для решения этих и других подобных задач (в том числе и задач, относящихся не только к фазовым равновесиям) удобно пользоваться правилом рычага и диаграммой. При равновесии жидкость — пар в двойной системе необходимо (рис. 87) определять количественное соотношение между жидкостью и паром при различных температурах. Рассмотрим исходную жидкую смесь состава Xq по компоненту В при Хо — содержание компонента В в паре Хт — содержание компонента В в жидкости. Пусть исходная жидкая смесь состоит из т моль обоих компонентов. Через у обозначим количество образовавшегося пара, через пг—у — количество оставшейся жидкости, через Хо — общее количество компонента В в исходной смеси х — молярная доля). Составим материальный баланс по компоненту В [c.198]

Разделение жидких смесей на практически чистые компоненты или на фракции различного состава является широко распространенным процессом химической технологии. Разделению подвергаются смеси, состоящие из компонентов с неограниченной и ограниченной взаимной растворимостью, за также взаимно нерастворимых. Как было показано в главе IX, каждому классу этих смесей соответствуют характерные условия равновесия кипящей жидкой фазы и образующихся из нее паров, отображаемые диаграммами фазового равновесия жидкость—пар. [c.500]

Имеется немало примеров того, что параметры фазового равновесия жидкость — пар для смесей играют важную роль при расчетах теплообмена. В то время как точка кипения для чистых компонентов при данном давлении фиксирована, для смеси такая ситуация не сохраняется. Диапазон температур, в котором имеет место кипение (или конденсация) при заданном давлении, зависит от состава смеси. На рис. 3 представлена диаграмма температура — давление типичной смеси легких углеводородов. Состав системы в целом, фазовое равновесие которой представлено на рис. 3, является постоянным. Составы паровой и жидкой фаз будут меняться от точки к точке. При анализе рис. 3 сразу видно различие в свойствах смеси и чистого вещества. Критическая температура чистого компонента определяется как температура, выше которой в веществе исчезает различие между жидкостью и паром. Очевидно, что такое определение неприменимо к исследуемой смеси. Здесь существует диапазон температур выше критической температуры, в котором жидкость некоторого состава может существовать одновременно и в равновесии с паром. Для чистого компонента критическое давление [c.166]

Рис. 1. Диаграммы фазового равновесия бинарной смеси сероуглерод — ацетон а — зависимость давлений, паров компонентов и их смесей от состава последних при 35,2° б — зависпмость темп-ры кипения от составов жидкой и паровой фаз при давлении 1 ат (абс.) в — кривая фазового равновесия при давлении 1 ат (абс.).

Расчет процессов экстракции основывается на совместном решении рассмотренных ранее уравнений материального баланса и фазового равновесия. Тепловые эффекты перехода вещества из одной жидкой фазы в другую, если такой переход не сопровождается химическим взаимодействием, обычно невелики. Поэтому изменение температуры растворов в процессе экстракции приходится учитывать только в особых случаях. Обычно же считают, что процесс протекает в изотермических условиях. Для расчета процессов, в которых между двумя несмешивающимися фазами распределяется один компонент, а также для расчета процессов разделения бинарных смесей широко применяются графические методы. На рис. V. 40 дан графический расчет процесса одноступенчатой экстракции, заключающегося во взаимодействии исходной смеси, состав которой изображается на треугольной диаграмме точкой Р, с экстрагентом (точка 5). При их смешении получаются смеси, составы которых отвечают точкам, лежащим на прямой fS. Если исходная смесь и экстрагент взяты в таком соотноше.чии 8М РМ, что в результате получается смесь валового состава М, то после установления равновесия и расслаивания эта смесь разделяется на экстракт Е и рафинат К. составы которых отвечают граничным точкам на иоде ЕН (нода — линия, соединяющая точки составов равновесных жидких фаз). При этом распределяемый [c.570]

Уравнения (XI.3), (XI.За) и (XI.36) решаются графическим способом, причем равновесные концентрации х я у заимствуются из диаграммы фазового равновесия дистиллируемой жидкой смеси. Во всех случаях эти уравнения позволяют рассчитать количество кубового остатка (следовательно, и дистиллята) при заданной концентрации Ха, или же решить обратную задачу. [c.504]

Для определения требуемого числа теоретических тарелок удобно пользоваться, как и в предыдущих случаях, диаграммой фазового равновесия х—г/, построенной в относительных концентрациях компонентов разделяемой смесн, т. е. без учета присутствия разделяющего агента в жидкой фазе (его концентрация в паровой фазе практически равна нулю). Тогда сохраняются приведенные выше уравнения и способы построения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей колонн. Необходимо только учесть, что в исчерпывающей колонне благодаря вводу исходной смеси концентрация разделяющего агента ниже, чем в укрепляющей колонне. Так как относительная летучесть компонентов разделяемой смеси падает с уменьшением концентрации разделяющего агента в жидкой фазе, то участок кривой равновесия в зоне исчерпывающей колонны скачкообразно приблизится к диагонали (рис. ХМ2, б). [c.528]

В смеси, состоящей из двух взаимно нерастворимых жидких компонентов, парциальное давление каждого компонента ие зависит от его содержания в смеси и равно давлению паров чистого компонента при той же температуре. Зависимость давления пара над такими системами от состава и диаграмма фазового равновесия представлены на рис. 8 и 9. [c.25]

Па обоих диаграммах АВ — область существования гетерогенных смесей. На рис. 5 приведена диаграмма фазового равновесия Г. с., где по оси абсцисс отложен состав жидкой смеси, а по оси ординат — состав равновесной паровой фазы. На диаграмме построены пинии равновесия для смесей типов I, II и III. [c.433]

Работа ректификационной колонны основана на разных парциальных давлениях паров компонентов разделяемой смеси. Благодаря разным давлениям паров при равновесии между жидкой и паровой фазами смеси содержание низкокипящего компонента в паровой фазе будет выше, чем в жидкой. Диаграмма фазового равновесия представлена на фиг. 2.2. По этой диаграмме можно судить о взаимоотношениях между паровой и жидкой фазами смеси. Верхняя кривая является кривой конденсации, т. е. зависимостью температуры конденсации смеси от ее состава. Нижняя кривая (кривая кипения) представляет собой зависимость температуры, при которой смесь данного состава начинает кипеть, от состава смеси. Таким образом, при данной температуре равновесные концентрации жидкости и пара изображаются точками [c.93]

В верхнюю часть верхней колонны Фиг. 2.5 Диаграмма фазового вводится жидкий чистый азот в равновесия смеси азот —кислород. [c.97]

На основании этих данных построим кривые состава жидкой и паровой фаз или кривые фазовою равновесия, кривые изобар. Для этого на оси абсцисс отложим мольные концентрации, а на оси ординат — температуры кипения смеси. Концентрации низкокипящего компонента — бензола — в жидкой и паровых фазах откладываем на горизонталях, проведенных из температурных точек, взятых по табл. 57. Соединив одноименные точки, получаем две кривые, одна из которых обращена выпуклостью вниз (жидкая фаза), другая (паровая фаза) — выпуклостью вверх. Обе кривые сходятся в точках, отвечающих температурам кипения химически чистых компонентов бинарной смеси. Анализируя диаграмму (фит. 129), можно выделить на ней три участка нижний / — поле жидкости верхний III — поле пара [c.227]

Сравнение приведенных на рис. 1.1, 1.2 диаграмм и термодинамических поверхностей состояний индивидуальных веществ и смесей показывает ряд существенных различий. Нижняя АС и верхняя ВС пограничные кривые, линия тройного фазового равновесия АВ поверхности состояний смеси носят весьма условный характер. Достаточно определенные границы между жидкими L, твердыми S, парообразными G, двухфазными L4-G и S+G состояниями могут иметь место лишь для смесей веществ с близкими физико-химическими свойствами, а для произвольной смеси компонентов их может и не быть. Так, например, если температура кипения одного из компонентов смеси будет соизмерима с температурой возгонки другого, то в области между кривыми АС и ВС будут образовываться трехфазные аэрозоли. [c.20]

Рассмотрим возможные типы диаграмм фазового равновесия жидкость — пар для трехкомпонентных смесей. Диаграмма фазового равновесия трехкомпонентной смеси обычно характеризуется или полем изотермо-изобар, т. е. линиями, соединяющими составы жидкой или паровой фазы, которые соответственно имеют при данном давлении одинаковую температуру кипения или конденсации, или дистилляционными линиями. Между первым и вторым типами линий имеется полное соответствие, заключающееся в том, что через каждую точку состава фазы проходит одна изотермо-изобара и одна дистилляционная линия. [c.189]

Расчет второй колонны, где бинарная (практически) смесь разделяется на компоненты требуемой чистоты, не отличается от рассмотренного ранее. Однако в первой колонне в ощутимых количествах присутствуют все три компонента — как в паровой, так и в жидкой фазах. Составы таких смесей (пусть — в мольных долях) и фазовое равновесие удобно представлять в треугольной диаграмме (см. рис. 12.11 и пояснения к нему в разд. 12.2.5). [c.1084]

В идеальном случае температуры жидкости и пара при их контакте в каждом кубе выравниваются, составы обеих фаз становятся равновесными, низкокипящий компонент (более летучий) диффундирует из жидкости в пар, а вышекипящий — из пара в жидкость. Такой однократный контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, называется, как уже отмечалось равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. В нашем примере (рис. Х1-5) число теоретических тарелок равно числу последовательно соединенных дистилляционных кубов. На рис. Х1-5, б изображены в диаграмме /—X, у изотермы, соответствующие отдельным теоретическим тарелкам. Рассмотренный процесс разделения жидкой смеси называется ректификацией. [c.515]

Равновесие в системе Ж—Г характеризуется правилом фаз, указывающим необходимые условия существования данного количества фаз, т. е. число параметров, характеризующих равновесие, законом распределения компонента между фазами и константой равновесия химических реакций. Для перечисленных процессов характерны главным образом двухфазные системы, содержащие один, два и более компонентов. Фазовое равновесие для этих систем изображается в виде диаграмм состав — свойство, чаще всего состав — температура кипения. Так, например, диаграмма состав — температура кипения трехкомпонентной системы Н2О—НМОз—Н2504 (рис. 75) позволяет определить равновесные составы жидкости и паров кипящих смесей или температуры кипения смесей заданного состава при равновесии. На анализе этой диаграммы и расчетах при помощи ее основано производство концентрированной азотной кислоты ректификацией смесей разбавленной азотной и концентрированной серной кислот. Графическое изображение распределения компонентов между фазами при равновесии дается, например, в координатах С —где — равновесное содержание компонента в газовой фазе С ж—содержание компонента в жидкой фазе. Для процессов абсорбции и [c.156]

Для простых жидких смесей левая п правая ветви бинодали и спинодали равноценны в случае же полимеров приходится считаться с релаксационными явлениями. Фазовая диаграмма типа рис. 10 описывает равновесную в термодинамич. смысле ситуацию. Однако скорость установления равновесия справа и слева , вследствие высокой вязкости р-ров полимеров, может различаться на несколько порядков. Интервал состояний между точками F" и F может соответствовать застеклованному р-ру. В этом случае термодинамически нестабильная (или метастабильная) система может оказаться абсолютно кинетически стабильной. То же, разумеется, будет относиться и ко всем состояниям правее точки F. [c.61]

По данным фазового равновесия системы СН4—N2 наносят на диаграмму точки начала кипения для жидких смесей разного состава [c.317]

Простейшая форма дистилляции, прямоточная, в большинстве случаев обеспечивает разделение, отвечающее термодинамическому фазовому равновесию. Максимум значения этого эффекта можно установить из диаграммы зависимости давления пара от мольной доли (рис. 59) или при постоянном общем давлении из диаграммы температура — мольная доля (рис. 60). На рис. 59 давлению пара над каждой из смесей соответствует определенная мольная доля компонента А в газовой фазе (Хд) и в жидкой фазе ( л). Для иде альных смесей состав газовой фазы описывается прямой, а состав жидкой фазы — параболой. Обе ветви [c.152]

При охлаждении жидкой смеси, состоящей из двух компонентов — А и В, твердая фаза начинает выделяться при определенной температуре — температуре затвердевания. Температура затвердевания зависит от концентраций компонентов А и В. Если определить ряд температур затвердевания смесей А и В, взятых в различных соотношениях, и полученные значения представить в зависимости от состава, то получится диаграмма, подобная приведенной на рис. 74. На этой диаграмме отчетливо видны две кривые — АС и ВС. Точки Л и В соответствуют температурам затвердевания чистых компонентов А и В. Следовательно, при добавлении В к А и А к В их температуры затвердевания понижаются вдоль кривых АС и ВС. Если смесь содержит В меньше, чем состав, представленный точкой С, то выделяется твердая фаза, состоящая только из А если смесь содержит В больше, чем состав точки С, то выделяется только В. При выделении этих чистых твердых фаз состав оставшейся жидкости, естественно, изменяется. Кривые АС и ВС представляют равновесия между чистыми компонентами А и соответственно В и жидкостями различного состава. Следовательно, такая диаграмма представляет собой фазовую диаграмму. [c.164]

Фиг. 2.2. Фазовая диаграмма равновесия двойной смеси в паровой и жидкой фазах.

На фиг. 22 представлена равновесная фазовая диаграмма теплосодержание—состав для однородного в жидкой фазе азеотропа с минимумом точки кипения постоянно кипящей смеси. Эту тепловую диаграмму можно построить с помощью изобарных кривых равновесия температура—состав , рассмотренных выше, и по тепловым свойствам компонентов айда системы в интервале температур равновесного сосуществования фаз раствора. [c.38]

Как видно из рис. 91—103, для всех изученных бинарных жидких систем наблюдается значительный изотопный сдвиг диаграмм фазового равновесия. Для смесей органического вещества с DgO по сравнению со смесями с Н2О кривые взаимной растворимости ограничивают более хиирокие области состава и температур, в которых смешиваемость ограниченна. Следовательно, при любой температуре внутри области ограниченной смешиваемости растворимость и растворяющая способность у тяжелой воды мень-Die, чем у обычной. Этот изотопный эффект составляет от нескольких процентов до нескольких десятков процентов в зависимости от природы второго компонента и температуры (табл. I—XI Приложения к этой книге). Б системах с D O верхняя критическая температура растворения выше, чем в соответствующих системах с HgO, на величину от 2 до 22° (см. табл. 150), а в системах с нижней критической температурой растворения замена [c.273]

ГО продукта — метилацетата. Последний смешивается во всех соотношениях с метанолом и бензином и ограниченно с водой, а -потому является roMoreliHSHpyroiUHM компонентом в смеси метилацетат— бензин — водный метанол. На рис. 4.8 показана зависимость содержания метилацетата и метанола в омыляющей ванне от степени омыления ПВА. Зная состав ванны, можно с помощью диаграммы, фазового равновесия (см. рис. 4.4) определить состояние смеси жидкостей в любой период реакции. Так, в момент гелеобразования при степени омыления ПВА 36— 37% (мол.) (см. табл. 4.5), определяющей гранулометрический состав конечного продукта, и почти до завершения реакции жидкая фаза разделяется на два слоя, но при степени омыления ПВА 70—80% (мол.) она становится гомогенной. Таким образом, увеличение концентрации метилацетата в омыляющей ванне не оказывает влияния на закономерности процесса алкоголиза ПВА, описанные выше. В то же время гомогенизация жидкой фазы по завершении реакции облегчает осуществление последующих операций, связанных с ее переработкой. [c.87]

Кроме перечисленных основных требований к разделяющим агентам и экстрагентам, весьма существенна степень чистоты конечных продуктов, получаемых по проектируемой технологической схеме. Чистота является одним из основных требований, предъявляемых к мономерам и другим полупродуктам, причем важен не только количественный, но и качественный состав примесей. Ряд примесей, содержащихся в полупродуктах в ничтожных долях, могут, например, оказаться сильнейшими ядами для последующих каталитических процессов или резко ухудшать качество полимера, получаемого в процессе полимеризации. Может случиться, что введенный на определенной стадии технологического процесса разделяющий агент или экстрагент окажет, даже в виде незначительных примесей, нежелательное действие на последующих стадиях. Сказанное выше нельзя понимать таким образом, что применения экстрактивной и азеотропной ректификации и экстракции следует по возможности избегать. Эти методы в настоящее время интенсивно развиваются и весьма перспективны. Они имеют бо.льшое практическое значение и с успехом используются в промышленности, однако все же являются не единственно возможными методами разделения азеотропных смесей. Добавление в разделяемую смесь нового вещества в жидком или твердом состоянии является лишь средством, в результате которого достигаются желательные изменения диаграммы фазового равновесия. И если изменение равновесных соотношений является обязательным условием разделения азеотропных смесей, то средства осуществления такого изменения не исчерпываются только введением в исходный раствор новых веществ. [c.187]

На фазовой диаграмме у—х (рис. ХП-3) наносится линия равновесия, выражающая в данном случае зависимость между равновесными составами (по низкокипящему компоненту) жидкой (Ха) и паровой (ул) 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]

Как и в бинарных системах расплав — твердая фаза, трехкомпонентные равновесия подобного типа целесообразно рассматривать при р = onst, так как влияние его на температуру плавления и состав сосуществующих фаз сказывается лишь при очень сильных изменениях этого параметра. На практике (см. разд. V. 7) приходится встречаться с весьма разнообразными типами фазовых равновесий между жидкостью и твердым телом. В зависимости от природы составляющих их веществ, в таких системах могут быть эвтектические смеси, образовываться одно или несколько стойких или нестойких соединений, компоненты могут полностью или частично смешиваться в твердом состоянии, расслаиваться в жидком. Если учесть, что каждая тройная система включает в себя три бинарных, отличающихся друг от друга по видам зависимостей температур плавления от состава, то нетрудно представить себе как многообразны фазовые диаграммы трехкомпонентных систем. [c.328]

Рисунок 8.13 является также фазовой диаграммой. Это следствие того, что две фазы — жидкость и газ — находятся в равновесии при различных составах жидкой смеси. Если на жидкость некоторого состава а действует давление р, которое больше общего давления пара, то весь образец сконденспруется в жидкость. Все точки выше линии давления пара соответствуют ситуации, когда стабильной фазой является жи.т-кость, и поэтому вся эта область отмечена как жидкость . Ниже линии давления пара, т. е. прн пониженных давлениях, стабиль- [c.252]

При Р = onst сопряженным значениям х и у соответствуют различные температуры кипения жидкой смеси в пределах между температурами кипения индивидуальных компонентов и it,), поскольку величины Р и Я являются однозначными функциями температуры. Откладывая по оси ординат температуры кипения, а по оси абсцисс — отвечающие им равновесные концентрации х и у, рассчитанные по выражениям (в), получаем искомые кривые фазового равновесия (рис. IX-3). Нижняя кривая относится к жидкой фазе, а верхняя — к равновесной паровой фазе. Обе кривые пересекаются при х = у = О и х = у = на уровнях температур индивидуальных компонентов (высококипящего и низкокипящего). Так как в состоянии равновесия обе фазы имеют одинаковую температуру, то равновесным значениям х vi у соответствуют абсциссы точек пересечения горизонтали t = onst с обеими кривыми равновесия. Мы и на данной диаграмме равновесия имеем у > X. [c.430]

На рис. 67, б показана кривая, характеризующая изменение равновесного состава пара в зависимости от температуры при постоянном давлении. Каждому составу пара соответствует свое значение температуры конденсации. Если же задана температура, то ей соответствует определенный равновесный состав паровой фазы, выражаемый соотношением ri rl =1. При равновесии жидкого раствора с его паром давление одинаково для паровой и жидкой фаз, поэтому кривые кипения и конденсации можно объединить на одном графике (рис. 68). Такой график является фазовой диаграммой, характеризующей температурные и концентрационные условия равновесия между жидкой и парообразной фазами двукомпонентной смеси при постоянном общем давлении. [c.210]

Диаграммы, изображающие температуру фазовых равновесий как функцию концентрации системы могут быть построены из рассмотрения поверхностей термодинамического потенциала С [20]. Проще всего это можно видеть на рис. 36. Кривая атпЬ есть изотермическое сечение поверхности С для жидкой смеси в функции Г и X. При этом проекции точек т и п яа плоскость X, Т при различных Т лежат на двойной кривой, изображающей концентрации насыщенных растворов при различных температурах. Пример такой двойной кривой мы имеем на рис. 19. При повышении или понижении температуры концентрации насыщенных растворов становятся более близкими между собой и при критической температуре смешения эти концентрации становятся равными, т. е. жидкости приобретают полную смешиваемость на 70 [c.70]

Систематические экспериментальные исследования взаимодиффузии компонентов и ее взаимосвязи с фазовым равновесием в олигомер-олигомерных композициях, отверждающихся по ступенчатым реакциям поликонденсации и полиприсоединения, описаны в работах [420, 421]. На рис. 7.25 приведены зависимости коэффициентов взаимодиффузии компонентов от концентрации в области диаграмм состояния, соответствующей образованию однофазных систем для двух типов ограниченно совмещающихся систем — смесей фенолоформальдегидных новолач-ных олигомеров (ФФО) с высокомолекулярными нитрильными каучуками (СКН) и эпоксидных олигомеров (ЭО) с жидкими каучуками, содержащими концевые карбоксильные группы. Из приведенных для систем ФФО—СКН зависимостей следует, что Оу изменяется в пределах одного десятичного порядка во всем интервале концентраций. Наиболее резкие изменения Оу проис- [c.288]

Рис. 4.9. Равновесные свойства идеальных двухкомпонентных смесей, а — давление паров над жидкой смесью в зависимости от ее состава (Р, дс-диаграмма) б —фазовая диаграима кипення и конденсация смеся (7, дг-дваграхма) в —диаграмма равновесия (х, у-