ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ректификация смеси из "Выделение дейтерия из водорода методом глубокого охлаждения" Выделение дейтерия из водорода методом глубокого охлаждения основано на процессе ректификации. [c.33] Для подробного изучения процесса ректификации той или иной смеси необходимо знать равновесные составы кипящей жидкости и образующегося из нее пара. Надежнее всего, когда эти данные по фазовому равновесию получены экспериментально в настоящее время имеется очень большое число различных смесей, и в частности смесей ожиженных газов, для которых такие определения сделаны. [c.33] С точки зрения процесса ректификации водородное сырье следует рассматривать как многокомпонентную смесь, состоящую из следующих форм молекул (расположенных в порядке возрастания точек кипения) р-Но, 0-Н2, HD, o-D и (см. П. П1). Фактически при общем малом содержании дейтерия он весь находится в виде молекул HD таким образом, имеется тройная смесь p-Hg, o-Hj и HD. Реакция обмена между p-Hj и 0-Н2, а также HD и Н2 за время пребывания в ректификационной колонне при низкой температуре практически не идет, и эти формы молекул можно рассматривать как постоянные компоненты. Ввиду малой разницы упругости паров р-Н и 0-Н2 задача ректификации сводится к разделению смеси нормального водорода (75% 0-Н2 и 25% p-Hj) и HD. Конечно, в процессе ректификации будет иметь место какое-то накопление в кубе орто-водорода. [c.33] Для жидкостной смеси Hg — HD экспериментальных данных мало (см. гл. II), поэтому приходится обращаться к термодинамическим и молекулярно-кинетическим соображениям для вычисления равновесного соотношения. [c.33] Предположим, что в бинарной жидкостной смеси силы притяжения между всеми молекулами смеси одинаковы. В этом случае силы, удерживающие отдельные молекулы в жидкости, не будут зависеть от состава жидкости, и парциальное давление каждого компонента над жидкостью будет определяться только числом молекул этого компопента. Такую жидкостную смесь можно назвать идеальным раствором. [c.34] Это соотношение известно как закон Рауля. [c.34] Можно считать, что для компонентов, обладающих близкими физическими свойствами при отсутствии ассоциаций между молекулами (что имеет место для случая смесей изотопов), вполне приемлемы расчеты, основанные на законе Рауля. [c.34] Отдельные исследования показывают почти полную прямолинейную зависимость упругости пара над раствором Н2 — НО от концентрации. [c.34] Если в уравнении (3. 9) х и у заменяются по уравнениям (3. 5) и (3. 6), то можно получить уравнение (3. 7). [c.35] Для построения равновесной кривой по уравнениям (3. 5) и (3. 6) для нескольких температур, лежащих между температурами кипения чистых веществ 1 я 2 при данном давлении, вычисляются значения у и х, после чего они наносятся на график. [c.35] В табл. 5 дан расчет кривой фазового равновесия — HD для общего давления 1000 мм рт. ст. (1,35 ama). Это давление близко к давлению, обычно наблюдаем0]му в ректификационных аппаратах. [c.35] 2 ЦЗ ОА 0.5 0.8 0.7 0.8 0.9 Фиг. 3. Диаграмма равновесия —НВ при 1000 мм рт. ст. [c.36] Экспериментально было обнаружено, что эти смеси несколько отклоняются от законов идеальных растворов (на 1,5ч-3%). Исходя из этих опытов, можно вычислить коэффициент активности у и найти уточненные значения равновесных концентраций. [c.37] Значения и уа зависят от концентрации смеси и от температуры и могут быть найдены экспериментально, а иногда и теоретически [88, 89]. [c.38] В табл. 6 для сравнения приведены значения а и равновесных концентраций для смеси На—Dj, вычисленные, исходя из законов идеальных растворов и с учетом отклонения от этих законов. [c.38] Коэффициент разделения а для смеси Hj — HD при одной атмосфере, вычисленный с использованием коэффициента активности, изменяется в зависимости от концентрации (в интервале О— 100% HD) почти прямолинейно от значения 1,62 до 1,66 [41, 71 ]. Меньшее значение а относится к меньшим концентрациям HD. [c.38] Вернуться к основной статье