ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Специальные методы разделения органических веществ из "Препаративная органическая химия Издание 2" Д 1ВЛ( нне пара б изола мм рт ст. [c.57] Для более совершенного разделения смеси, особедао 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 Хо, кипит при температуре Уо, образуя пар состава Ко, который, охлаждаясь до температуры /ь частично конденсируется, причем образуется жидкая фаза состава Хх и газообразная фаза состава Кь обогащенная более летучим компонентом. Дальнейшее испарение конденсата н последующее охлаждение газовой фазы приводит к дальнейшему обогащению газообразной фазы летучим компонентом. Аналогичное явление происходит с жидкой фазой, имеющей состав дистиллята Х , нагреваемой постепенно до все более высоких температур (см. рис. 30). [c.57] Для облегчения понимания описанных явлений на рис. 31 приведена схема колонны. Пары состава Ко, находящиеся при температуре кипения в состоянии равновесия с жидкостью в кубе, имеющей состав Хо, доходят до уровня /, на котором жидкость состава Х , равного составу пара Ко, находится в равновесии с паром состава У1 при температуре / . [c.57] В любой точке внутри колонны условия непрерывно изменяются, что наглядно иллюстрируется дальнейшими рассуждениями. / Л О Число теоретических тарелок, а следовательно, и высота колонны сказывается на чистоте дистиллята. Подобное же влияние оказывает н степень дефлегмации. При правильном подборе этих двух параметров можно добиться хорошего эффекта разделения. [c.59] Х — мольная доля этого же компонента в дистилляте. [c.59] Найденная зависимость определяет состав обеих фаз между тарелками. В случае непрерывной перегонки значения и Х существенны в течение всего процесса перегоики, в случае периодической перегонки — только для данного момента. Графически эта зависимость выражается прямой линией —так называемой линией концентраций. [c.59] Подставляя в уравнение (7) / о=оо, получаем зависимость У=Х, которая, будучи нанесена на диаграмму равновесия (рис. 33), совпадает с диагональю. Жидкость состава Хо, нагретая в перегонной колбе до температуры кипения под данным давлением, образует пар состава Ко. [c.60] Этот пар поступает на тарелку I, откуда жидкость состава Х = У стекает в перегонную колбу. Пар состава Уь находяндийся 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 дефлег-Иатора —еще на одну точку (точку 5). График, показанный на рис. 33, соответствует колонне, имеющей шесть теоретических тарелок. [c.60] Из сказанного выще 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 %ли при постоянной степени дефлегмации в первом случае дистиллят во время перегонки будет иметь постоянный состав, а во втором — переменный. [c.60] Практически чаще пользуются графическим методом расчета, менее сложным, чем алгебраический. [c.60] Число теоретических тарелок определяют, проводя между точками О й попеременно вертикальные и горизонтальные линии, пересекающие кривую равновесия и линию концентраций. Число уступов равно числу теоретических тарелок. [c.61] Подобным же образом поступают на конечной стадии перегонки, для которой линия концентраций проводится через точки с1 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] К — число молей смеси, оставщейся в перегонной колбе по прекращении перегонки. [c.61] Баланс принято относить к 5 = 100 моль исходной смеси. [c.61] Пример. Смесь бензол—толуол начального состава =0,5 мольной доли более летучего компонента требуется перегнать, применяя периодическую перегонку, до получения в остатке смеси состава Х = 0,3. Дистиллят все время должен иметь состав Х==0,9. Перегонка ведется на колонне, имеющей три 1еоретические тарелки. Требуется найти степень дефлегмации, которую следует применить в начале и в конце перегонки, а также количество полученного дистиллята из 100 моль исходной смеси. [c.61] Из 100 моль смеси бензола и толуола с исходным составом Х = 0,5 (мольная доля бензола) можно получить 33,3 моль дистиллята состава Х = 0,9 и Ь6,7 моль остатка состава =0,3, применяя периодическую перегонку на колонне с тремя теоретическими тарелками при степени дефлегмации, изменяющейся от / в=1,38 до Rd-=5,92. [c.62] Вернуться к основной статье