Равновесные соотношения между жидкостью и паром

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]

Для понимания процесса выделения аргона необходимо знать равновесные соотношения между жидкостью и паром для бинарных систем азот — аргон, кислород — аргон, т. е. располагать диаграммами Т—д и р — л указанных систем. [c.28]

Влияние давления на равновесное соотношение между жидкостью и паром [c.643]

Для таких пересчетов обычно требуется знать параметры процесса испарения, но не в равновесных условиях, а при переходе вещества из стандартного состояния жидкости в стандартное же состояние идеального газа. Ранее ( 7) были описаны соотношения между параметрами процессов испарения в стандартных и в равновесных условиях. Для области невысоких давлений насыщенного пара, в пределах применимости к нему законов идеальных газов, эти соотношения могут быть представлены в простом виде [c.302]

При концентрировании путем перегонки и ректификации перекиси водорода, полученной через органические соединения, необходимо снижать до минимума содержание органических веществ в высококонцентрированном продукте и вместе с тем не допускать накопления органических веществ до опасных концентраций в испарительной секции перегонного аппарата. Подробности технологического процесса зависят от природы и количеств примесей при данном методе производства. Примеси, отличающиеся относительной летучестью, могут быть легко удалены, однако трудно рассчитать равновесные соотношения между жидкостью и паром в любом данном случае, поскольку перекись водорода легко реагирует с различивши органическими веществами, особенно кислородсодержащими (наприм ер, альдегидами и спиртами), с образованием сложных и неустойчивых соединений, обладающих меньшей летучестью, чем летучесть любого из реагентов. [c.137]

Идеальные растворы. Идеальный раствор представляет предельный случай, для которого равновесные соотношения между жидкостью в парами особенно просты, и поэтому представляется удобным наше обсуждение начать именно с них. (Определение идеального раствора дано в гл. IV.) Следует ожидать, что пары жидкостей, подобных по химической структуре, как, например, некоторые типы изомеров и соседние члены гомологических рядов, образуют почти идеальные растворы. Типичными будут следующие пары жидкостей бензол — толуол гексан — гептан я-октан — 2, 2, 4-триметилпентан этиловый спирт — метиловый спирт этилацетат — этилпропионат. Можно ожидать, что растворы, компоненты которых отличаются только по составу изотопов, например обычная вода Н О и тяжелая вода ВдО, будут очень тотно следовать законам идеальных растворов. [c.606]

Перегонка с ректификацией - наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах - ректификационных колоннах - путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. [c.195]

Первый закон Коновалова характеризует соотношения между составами равновесных жидкости и пара и влияние добавления того или другого из компонентов на общее давление пара. [c.316]

Изображение систем из трех и большего числа компонентов на диаграммах встречает известные затруднения. Действительно, системы, содержащие наибольшее число компонентов, которые подвергаются дестилляции в большом масштабе, т. е. смеси нефтяных углеводородов, приблизительно следуют закону Рауля в их зависимости между жидкостью и паром при равновесии (см. стр. 638). Для других сложных смесей, для которых отсутствуют надежные данные, должны быть проведены экспериментальные определения равновесного испарения (см. стр. 643) с целью установления соотношения между жидкостью и паром лри равновесии. Можно указать на некоторые правила, имеющие качественный характер, которые относятся к случаям, когда имеет место образование постоянно кипящих смесей. [c.672]

Состав пара растворов. Если оба компонента раствора в чистом состоянии летучи, то пар будет содержать оба компонента. Однако относительное содержание компонентов в парах в общем случае будет отличаться от относительного содержания их в жидкости. Для простейших систем легко установить соотношение между составами раствора и пара, равновесного с ним. Только в системе, компоненты которой обладают одинаковым давлением пара в чистом состоянии, т. е. при Рв< состав пара над раствором равен составу раствора. (К таким редким системам относятся, например, смеси оптических изомеров.) В остальных же случаях состав пара отличен от состава раствора и тем в большей степени, чем больше различаются давления пара над чистыми компонентами. В простейших системах относительное содержание компонента, обладающего большим давлением пара в чистом состоянии, всегда выше в парах, чем в жидкости, [c.315]

Выведите формулу, показывающую соотношение между составом жидкости и составом равновесного пара, считая, что данная система (рис. 7) подчиняется закону Рауля во всем диапазоне концентраций (Л/с,н,, и А с.н,,— молярные доли гексана в жидкости и в паре Яс,н —давление насыщенного пара над чистым гексаном Р — общее давление в системе). [c.40]

Как видно из рис. 14, на каждой тарелке колонны происхо-,дит перераспределение компонентов смеси между жидкостью и паром, т. е. на каждой тарелке имеет место межфазовый массо-обмен. Результатом такого массообмена является скачкообразное увеличение содержания низкокипящего компонента в паре, покидающем тарелку, по сравнению с составом пара, поступающим на эту же тарелку. Соответственно стекающая с тарелки жидкость имеет более высокую концентрацию высококипящего компонента по сравнению с его содержанием в жидкости, поступающей на тарелку. При этом находящаяся на тарелке жидкость и поднимающийся с нее пар имеют тенденцию к установлению термодинамического равновесия между ними. Чем лучше условия контакта, тем ближе будет соотношение между составами жидкости и пара на тарелке к равновесному. В предельном случае это соотношение становится равновесным. Тарелка, соответствующая такому разделению, называется теоретической тарелкой (ТТ) или теоретической ступенью (ТС). Отсюда легко объясняется факт частого использования термина прибор в одну теоретическую тарелку для обозначения, как отмечалось выше, некоторых циркуляционных аппаратов при исследовании равновесия жидкость — пар. [c.57]

Собственно процесс испарения в промышленных аппаратах протекает при кипении, т. е. в условиях образования пара на поверхности, через которую подводится тепло. Возникающий на поверхности теплообмена противоточного испарителя пар некоторое время соприкасается с жидкостью, из которой он образовался, а затем переходит в общий поток пара, контактирующий с жидкостью в объеме аппарата. Наличие контакта жидкости и пузырька пара в момент его образования позволяет принять допущение о равновесности их концентраций. С учетом этого допущения можно установить достаточно простые соотношения между параметрами процесса. [c.295]

Между обеими кривыми расположена область сосуществования жидкости и пара (влажный пар). Состав равновесных фаз определяется пересечением данной изотермы с кривыми кипения и конденсации, а соотношение между этими фазами в гетерогенной области— по правилу рычага. Так, при нагревании жидкости I или при охлаждении пара V до температуры t первоначально гомогенная система превратится в гетерогенную (точка системы т) и распадется на жидкость (фазовая точка а) и пар (фазовая точка Ь) с соотношением [c.283]

Соотношения между составами равновесных жидкости и пара и влияние добавления того или другого из [c.232]

Равновесие в гетерогенных системах зависит от давления, температуры и концентрации. Эти параметры можно изменять (в известных пределах) без нарушения равновесия. Например, если при постоянной температуре сжимать насыщенный пар (увеличивать давление), то пар частично конденсируется, но система все равно останется двухфазной — пар и жидкость. Охлаждение насыщенного раствора соли приведет к дополнительному выпадению кристаллов, но двухфазность системы сохранится. Число условий (температура, давление, концентрация), которые можно менять произвольно (в известных пределах), не изменяя числа и вида фаз системы, получило название числа степеней свободы. Соотношение между числом фаз, компонентов и степеней свободы в равновесной гетерогенной системе было получено Гиббсом (1876 г.), это соотношение называется правилом фаз [c.52]

Кпд колонны-отношение числа теоретич, тарелок п к числу тарелок Лд, практически установленных в колонне, т. е. П = п/п . Среднюю эквивалентную высоту теоретич. ступени контакта (теоретич. тарелки) = Hjn, где Я-высота слоя насадки (в м), используют чаще всего для описания кинетики М. в насадочных аппаратах и пленочных аппаратах. Локальный (или точечный) кпд г о представляет собой отношение разности концентрации пара (газа), поднимающегося в данной точке тарелки, и среднего состава пара аза), поступающего на эту тарелку, к разности равновесной концентрации пара, отвечающей составу жидкости, покидающей эту тарелку, и среднего состава пара, поступающего на нее. Кпд тарелки Лт. или кпд Мерфри, представляет собой отношение изменения среднего состава пара (газа) или жидкости на тарелке к изменению состава при достижении равновесной концентрации в результате контакта фаз на тарелке. По значениям Ло и Лт оценивается эффективность тарелки. Соотношение между ними определяет степень смещения жидкости на тарелке. При полном перемешивании жидкости и пара значения Ло и Лт Д каждой фазы совпадают. [c.658]

Соотношение между давлением, объемом и температурой чистого вещества можно представить трехмерной диаграммой, как это показано на рис. 3.3 для воды. Каждая точка поверхности изображает некоторое равновесное состояние. Приведены также проекции этой поверхности на плоскости Р—Т и Р—V. На поверхности имеются три двухфазные области жидкость -пар, лед+пар и жидкость+лед. Это так называемые линейчатые поверхности, т. е. поверхности, образованные движением прямой линии в данном случае прямолинейной образующей является перпендикуляр к плоскости Р—Т. Указанные три поверхности пересекаются в тройной точке А. Таким образом, в тройной точке пар, жидкость и твердое вещество находятся в равновесии. [c.84]

Изложенные в предыдущих главах теоретические представления могут быть положены в основу расчета равновесных концентраций в системах газ — жидкость. При этом в газовой фазе вступают в силу соотношения между летучестями и мольными долями компонентов — реальных газов, рассмотренные в главе П. Новым моментом здесь является определение летучести насыщенного пара жидкости (Р ) в газовой фазе-Если ею нельзя пренебречь (при Р > 1 атм), то следует учесть возрастание величины при действии внешнего давления [c.59]

Наиболее простым примером из числа приведенных выше различных классов является смесь двух жидкостей, которые полностью взаимно нерастворимы или не смешиваются одна с другой и образуют поэтому два отдельных жидких слоя или две фазы. Равновесный состав пара в этом случае йе зависит от соотношения между количествами обеих рассматриваемых жидкостей, но всецело зависит от температуры смеси. Каждая жидкость испаряется так, как будто бы другая отсутствует, и состав пара зависит исключительно от давлений паров чистых компонентов. По терминологии правила фаз здесь имеются два компонента, три фазы, и поэтому число степеней свободы должно равняться единице. При любой данной температуре перегонки давление системы строго определено. [c.17]

Равновесие в системе жидкость — жидкость. Описание равновесия между жидкими фазами во многом аналогично описанию равновесия системы жидкость — пар. Описанием так.чх систем являются покомпонентные уравнения фазового равновесия, дополненные уравнениями материального баланса и стехиометрическими соотношениями. При расчетах равновесия в системах жидкость — жидкость можно выделить следующие две задачи первая задача состоит в определении состава равновесных фаз при заданной температуре по общему составу каждого компонента, присутствующего в смеси вторая задача заключается в определении состава одной из равновесных фаз по заданному составу другой при известной температуре. [c.235]

Таким образом, состав равновесных фаз (рис. VII. 15, а) определяют по пересечению данной изотермы с кривыми кипения и конденсации, а соотношение между фазами — по правилу рычага. Точки Ли/ при 75 °С расположены на соединительной прямой. Положение фигуративной точки системы k (жидкость и пар) определяется относительными количествами каждой из фаз. При равном количестве этих фаз точка системы k расположится посредине между точками h п I. Если количество жидкой фазы в два раза больше, чем парообразной, то точка системы расположится ближе к точке h и расстояние ее до точки I будет в два раза больше, чем до точки h. Например, при нагревании жидкости состава а до 75 °С система окажется в точке к. Эта гетерогенная система распадается на жидкость (точка h) и пар (точка I) в отношении [c.142]

Методы, приведенные ниже для корреляции равновесных данных, имеют широкое распространение и в некоторых случаях позволяют предсказать равновесные соотношения для неидеальных смесей, однако в качестве основы расчета днстилляционных колонн всегда желательно иметь экспериментальные данные по равновесию между жидкостью и паром. Перечисление всех литературных источников по равновесию между жидкостью и паром не является целью этой части справочника, однако для некоторых бинарных систем они указаны в табл. У-З и У-4. [c.320]

В случае лабораторных ректификационных колонок разделение тем лучще, чем ближе к равновесному соотношение между составом пара и жидкости. Для этого нужно достаточно тесное и длительное соприкосновение между паром и жидкостью, чему способствует заполнение колонок подходящей набивкой. Сущность ректификации, таким образом, состоит в обмене компонентами между фазами. Жидкость, находящаяся в ректифицирующей части колонки во время перегонки, называется флег-м о й. Доля конденсата, возвращаемого в колонку в виде оро-щения, называется флегмовым числом. Оно измеряется отношением числа капель, возвращающихся в колонку, к числу капель, отбираемых в приемник. [c.40]

Применение равновесных соотношений между жидкостью и паром. Применение материального и теплового балансов, рассмотренных в предыдущих разделах, дает возможность рассчитать состав проходящего на тарелку пара по составу жидкости на этой тарелке при усгановленных условиях работы колонны. Так как состав жидкости на нижней тарелке может быть рассчитан по составу пара, то могут быть рассчитаны также и изменения в концентрации, происходящие от одной тарелки до другой. Соотношения между концентрациями любого компонента в жидкости и паре, имеющие место при равновесии, дают возможность решить этот важный вопрос. В реальной колонне пи на одной из тарелок не достигается полного равновесия. В одном из описываемых ниже методов расчета количества необходимых в колонне тарелок допускается существование полного равновесия на каждой тарелке. Рассчитанные таким образом тарелки носят название теоретических тарелок. На недостижение системой равновесия вносится затем поправка, получаемая путем деления числа теоретических — идеальных тарелок па коэфициент полезного дей- [c.706]

Перегонка является весьма удобным способом выделения и очистки продуктов реакции. -Разделение смеси жидкостей перегонкой возможно тогда, когда образующийся при перегонке пар имеет другой состав по сравнению с жидкостью Д. П. Коновалов установил законы, характеризующие соотношения между составами равновесных жидкостей и пара. Согласно первому закону Д. П. Коновалова, повышение относительного содержания данного компонента в жидкой фазе всегда вызывает увеличение относительного содержания его в парах. При этом в двухкомпонентной системе пар [c.27]

Следовательно, найденные описанным выше экспериментальным путем (отбор проб жидкости но высоте работающей колонны с последующим определением их составов и равновесных им паров) кривые фазового равновесия разделяемых пар будут действительны не только для того режима, при котором проводился опыт, но и для любого другого режима, т. е. при всяком изменении флегмового числа или числа тарелок в колонне и т. п., разумеется, в пределах того же самого заданного разделения. Именно только для данного разделения смеси, повторение опыта при любом другом измененном режиме ириве-дет к определению хотя и иных уже точек, но таких, которые будут ложиться соответственно на те же кривые фазового равновесия разделяемых пар, полученные в первоначальном опыте. Только при другом заданном разделении соотношения между концентрациями компонентов на тарелках колонны могут,, более или менее, резко изменяться. Вследствие этого влияние присутствующих компонентов на равновесные соотношения одноименных разделяемых пар может быть уже в какой-то степени другим и, следовательно, кривые фазового равновесия для этих пар, в общем, могут оказаться также несколько иными [c.101]

Перегонка — весьма удобный способ выделения и очистки продуктов реакции. Разделение смеси жидкостей перегонкой возможно тогда, когда образующийся при перегонке пар имеет другой состав по сравнению с жидкостью. Д. П. Коновалов установил законы, характеризующие соотношения между составами равновесных жидкостей и пара. Согласно первому закону Д. П. Коновалова повышение относительного содержания данного компонента в жидкой фазе всегда вызывает увеличение относительного содержания его в парах. При этом в двухкомпонентной системе пар (по сравнению с находящейся с ним в равновесии жидкостью) относительно богаче тем из компонентов, прибавление которого к системе повышает общее давление пара, т. е. понижает температуру кипения смеси при данном давлении. В качестве примера приведены кривые зависимости состава пара от состава жидкости для смеси бензол — толуол (рис. 34, а). [c.28]

Понятие теоретической тарелки в равновесной дестилляции особенно практично тем, что оно основано на измерениях, сделанных в идеальном равновесном перегонном кубе. В случае идеальной бинарной смеси, при достаточном перемешивании и при отсутствии флегмы, а также и при малой скорости дестилляции, соотношение между составом пара и составом жидкости (дестиллируемого вещества) близко к максимуму и прямо зависит от упругости паров обоих компонентов. В результате, независимо от того, является ли смесь идеальной или нет, куб работает при условиях, обеспечивающих разделение, точно отвечающее одной теоретической тарелке. [c.193]

Наличие в смеси более чем двух компонентов существенно изменяет расчет процессов разделения таких систем. Для двухкомпонент-ной системы достаточно было помимо давления, под которым ведется процесс, задать содержание летучего компонента в одной из фаз, чтобы состояние равновесной системы однозначно определялось. В многокомпонентной же системе помимо постоянного внешнего давления необходимо зафиксировать к—1) других параметров. Поэтому соотношение между составами данного компонента в жидкой и паровой фазах помимо давления зависит от содержания других компонентов системы в жидкости и паре. [c.69]

Цель большинства процессов переработки природных газов — извлечение определенных компонентов из газовых потоков. Любой процесс переработки осуществляется при постоянном контроле давления, температуры и соотношения между паровой и жидкой углеводородными фазами. При проектировании установок переработки газа или составлении спецификаций необходимо учитывать условия начала кипения и температуру конденсации продуктов, а такж поведение системы пар—жидкость в любой точке внутри фазовой оболочки. Расчеты обычно основываются на допущении равновесного состояния между фазами, т. е. такого состояния, при котором состав жидкости и пара, находящихся в контакте между собой, с течением времени не изменяется. В тех случаях, когда время контакта фаз недостаточно для установления равновесия, применяются различного рода коэффициенты, которые учитывают зависимость процесса от времени. Понятие равновесия не применимо для статических систем, так как скорости испарения и конденсации молекул в таких системах одинаковы и состав фаз практически не изменяется. [c.43]

Составы равновесных фаз в описанном приборе зависят не только от состава жидкости, загруженной в прибор, но и от режима его работы, так как в зависимости от количества жидкости в колбе 1 и интенсивности ее нагрева изменяется соотношение между фазами в паро-жидкостной смссп. При заданной интенсивности нагрева жидкости ее относительное содержание в паро-жидкостной смеси возрастает. Это дает возможность несколько варьировать состав получаемых равновесных фаз, используя одну и ту же исходную смесь. Для установления желательного режима работы прибора в него заливается несколько больше жидкости, чем нужно, а избыток сливается после того, как жидкость закипит. [c.20]

При VI начинается сжижение газа. Заштрихованная площадь соответствует двухфазной области. В равновесных условиях испарение происходит по прямой И] — Уг. Резко возрастакщая ветвь выше Уг соответствует жидкому состоянию. Отрезок кривой У1Кт х может реализоваться при пересыщении пара, КгУтш —при перегреве жидкости. С ростом температуры минимум и максимум становятся менее выраженными и наконец вырождаются в точку перегиба. Она соответствует критической точке с координатами Ркр, Ккр и Гкр, в которой свойства жидкости и газа становятся идентичными. Из критической изотермы получаются соотношения между критическими величинами и константами уравнения Ван-дер-Ваальса [c.435]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология