Равновесие между жидкостью и паром. Температура кипения

В данной работе следует изучить равновесие между жидкостью и паром и построить равновесную диаграмму состав — температура кипения двойной жидкой системы. [c.202]

При экспериментальном определении условий равновесия между жидкостью и паром возможны различные погрещности, которые могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся случайные, несистематические погрещности. Они обусловлены неизбежной при экспериментальном исследовании неточностью определения состава фаз, а также измерения температур кипения и давлений. Ко второй группе относятся систематические погрешности, вызываемые применением загрязненных исходных веществ, несовершенством приборов для исследования равновесия или ошибками в методе исследования. Отсюда вытекает необходимость проверки экспериментальных данных о равновесии. Это в равной мере относится как к вновь получаемым данным, так и к данным, уже [c.154]

Рассмотрим зависимости давления пара, температуры кипения и состава пара от состава жидкой смеси. Свойства бинарных смесей проще всего изучать, пользуясь графическим методом, т.е. при помощи диаграмм 1) р - х (диаграмма зависимости давления пара от состава жидкости) 2) t-x-y (диаграмма зависимости температур кипения и конденсации от состава жидкости и пара) 3) х - у (диаграмма равновесия, выражающая зависимость между составами пара и жидкости). [c.11]

В качестве примера рассмотрим равновесие между жидкой водой и ее парами при 1 атм и 100°С, что соответствует нормальным условиям кипения воды. Если увеличить давление в системе до 2 атм, равновесные условия кипения изменятся так, чтобы по возможности компенсировалось воздействие, оказанное на систему. Принцип Ле Шателье позволяет предсказать направление этого изменения. Поскольку пары воды занимают гораздо больший объем, чем соответствующее количество жидкости, повышение давления должно препятствовать кипению и одновременно благоприятствовать конденсации паров. Чтобы восстановилось кипение воды (равновесие между жидкостью и ее паром), вода, находящаяся под давлением 2 атм, должна достичь температуры 119,6°С. [c.199]

Для термодинамической проверки и обработки опытных данных о равновесии между жидкостью и паром необходимо знать давления паров чистых компонентов и смесей. Если при исследовании равновесия давление поддерживается постоянным, то задача сводится к правильному измерению температуры кипения смесей. Это предусматривается в современных конструкциях приборов для исследования равновесия. Если условия равновесия определяются при постоянной температуре, то требуется определить давление паров смесей при этой температуре. [c.41]

Нужно иметь в виду, что существенную ошибку может вызвать наличие примеси, значительно отличающейся по температуре кипения от основного вещества. Такие примеси обычно достаточно полно удаляются путем ректификации. Некоторые вещества могут загрязняться примесями вследствие контакта с воздухом. Таковы гигроскопичные вещества или соединения, могущие реагировать с кислородом воздуха или с содержащимся в нем углекислым газом. Еслп очистка вещества произведена тщательно и попадание в него загрязнений извне исключено, то исключен основной источник погрешности, так как само измерение температуры и давления, как правило, выполняется достаточно точно. В таких случаях при обработке и проверке данных о равновесии между жидкостью и паром можно не принимать во внимание погрешность в измерении давлений паров чистых компонентов. [c.86]

Уравнение Дюгема—Маргулеса и приведенные выше уравнения, выражающие зависимость коэффициентов активности от состава, кроме целей проверки, могут успешно применяться для предсказания данных о равновесии между жидкостью и паром на основании небольшого экспериментального материала. Возможность определения констант в уравнениях Ван-Лаара, Маргулеса и Редлиха и Кистера по данным о равновесии при одном или нескольких составах жидкости была уже отмечена выше. Разумеется, достоверные значения констант могут быть получены только при использовании точных данных. Возможность определения констант в уравнениях Ван-Лаара и Маргулеса по данным о составе и температуре кипения азеотропной смеси была показана Карлсоном и Кольборном [ ]. Так как в азеотропной точке х=у, то, согласно уравнению (59), в этой точке [c.113]

Наиболее надежные результаты определения парожидкостного равновесия в системах, содержащих формальдегид, по всей видимости, получаются с применением так называемого статического метода, когда исследуемая смесь при всех условиях находится под давлением своих неконденсируемых насыщенных паров, но не кипит. Дополнительный массообмен между жидкостью и паром осуществляется путем применения механических перемешивающих устройств. В последние годы распространение получил прибор, известный под названием изотенископа [291]. Конструкция прибора удобна для отбора проб паровой фазы, для последующего анализа методом газожидкостной хроматографии. Для получения данных при повышенном давлении применяются термостатированные бомбы, снабженные чувствительными манометрами. Статическим методом было изучено изотермическое равновесие между жидкостью и паром в системе формальдегид — вода при температурах от 40 до 90 °С [292], а так-же 110—200 °С. В лаборатории автора были определены также температуры кипения смесей [c.141]

При исследованиях равновесия между жидкостью и паром часто важно выяснить характер изменения температуры кипения или давления пара в окрестности определенных точек диаграммы состояния, например, таких, около которых концентрации ряда компонентов очень малы. В подобных случаях удобно пользоваться предельной формой [13] обобщенного уравнения Ван-дер-Ваальса. Переход к предельной форме заключается в том, что значения коэффициентов уравнения (1,35) в малой окрестности можно заменить их предельными значениями в точке, окрестность которой исследуется. [c.20]

Ректификация состоит в многократном чередовании и повторении процессов испарения и конденсации в противотоке пара и жидкости при температуре кипения. Ректификация относится к многоступенчатым противоточным процессам разделения (протекает по схеме каскада с постоянным потоком) и принципиально может обеспечить любую заданную степень разделения . Противоток пара и жидкости создается благодаря наличию в схеме ректификационной установки испарителя (куба), связанного с нижним концом, и конденсатора (дефлегматора), связанного с верхним концом колонны. Тепло, подводимое к кубу, благодаря теплообмену между паром и жидкостью в адиабатических условиях передается последовательно от ступени к ступени и отводится хладоагентом в конденсаторе. Благодаря массообмену между потоками пара и жидкости более летучий компонент переносится потоком пара в направлении снизу вверх, а менее летучий компонент — потоком жидкости сверху вниз. Таким образом, в основе ректификации лежит тепло- и массообмен между потоками пара и жидкости. При этом движущая сила массообмена определяется фазовым равновесием жидкость — пар и материальным балансом. Соотношения между основными параметрами ректификации, определяемые законами фазового равновесия жидкость — пар и материальным балансом, составляют статику ректификации. [c.42]

Выбор разделяющих агентов. Из изложенного следует, что выбор разделяющих агентов для процессов азеотропной и экстрактивной ректификации должен основываться на оценке степени неидеальности бинарных систем, образованных каждым компонентом заданной смеси с предполагаемым разделяющим агентом. Для процессов азеотропной ректификации нужно еще, чтобы разделяющий агент образовывал азеотропы с компонентами, отгоняемыми в виде дистиллята. Поэтому возникает необходимость установления факта образования этих азеотропов и определения свойств (состава и температуры кипения). Все методы выбора разделяющих агентов можно разделить на две группы 1) основанные на использовании данных о свойствах растворов, образуемых компонентами заданной смеси и предполагаемыми разделяющими агентами 2) методы, использующие данные о свойствах индивидуальных веществ. Методы первой группы базируются на связи свойств компонентов и образуемых ими растворов со степенью их неидеальности. Наиболее надежное заключение о пригодности того или иного вещества как разделяющего агента можно получить по данным о равновесии между жидкостью и паром. Можно также использовать данные о растворимости и свойствах азеотропных смесей, дающие возможность количественно определять степень неидеальности бинарных систем. Эти данные систематизированы в специальных справочниках [19, 25, 35]. Для качественной оценки можно руководствоваться правилом, что разделяющий агент в наибольшей степени увеличивает относительную летучесть тех компонентов заданной смеси, которые имеют с ним меньшую взаимную растворимость. При выборе разделяющих агентов по свойствам азеотропов учитывается, что близкие члены одного гомологического ряда образуют системы, мало отличающиеся от идеальных. [c.562]

Расчет равновесия между жидкостью и паром по зависимости температур кипения смесей от состава при постоянном давлении [c.226]

Наиболее удобно представлять равновесие между жидкостью и паром для бинарной смеси в виде графика зависимости температуры кипения смеси от ее состава. Для смеси, не являющейся азеотропной, график состоит из двух кривых, характеризующих состав жидкости и пара равновесных фаз при соответствующих температурах. [c.517]

Некоторое представление об условиях разделения смесей при пленочной дистилляции в условиях нисходящего прямотока фаз дает работа [81]. В ней приводятся данные опытов по дистилляции водного раствора метанола с массовой концентрацией 28% в трубах диаметром 25 и 45 мм. Данные о составе дистиллята при различных размерах труб и разностях температур теплоносителя и раствора приведены на рис. 1.2. Верхняя кривая соответствует составу дистиллята при простой дистилляции (при отсутствии массообмена), нижняя кривая — составу дистиллята при достижении равновесия между жидкостью и паром (идеальный массообмен). Как видно, точки, изображающие состав дистиллята в проведенных опытах, располагаются между указанными кривыми. Увеличение диаметра трубы, обусловливающее ухудшение условий массообмена, приводит к повышению эффективности разделения. Следует подчеркнуть, что приведенные данные получены при проведении процесса дистилляции при атмосферном давлении и больших тепловых нагрузках. При этом имели место турбулентный режим движения пара и интенсивное кипение жидкости, обусловливающее ее турбулизацию. Подобные условия имеют место и при кипении под вакуумом уже при сравнительно небольших тепловых нагрузках. [c.19]

Связь температуры кипения раствора, его состава и давления определяется условиями фазового равновесия между жидкостью и паром. Эта связь в соответствии с термодинамической теорией гетерогенного равновесия выражается уравнением состояния равновесной системы [c.186]

Уравнение (6.41) выражает первый закон Коновалова (1884 г.), установленный на основании экспериментального изучения (равновесия между жидкостью и паром. Согласно первому закону Коновалова, в иностранной литературе часто называемому первым законом Коновалова — Гиббса, иар, находящийся в равновесии с жидкостью, богаче по сравнению с жидкостью тем компонентом, добавление которого к жидкости повышает давление пара (или понижает температуру кипения),. —Ярил, перев. [c.102]

В условиях молекулярной дестилляции не может быть обычного равновесия между жидкостью и паром. Основной поток молекул движется в одном направлении. Поэтому, по существу, не создается постоянного давления дестиллируемых молекул и нет определенной температуры дестилляции, которая соответствовала бы температуре кипения, отвечающей данному давлению. Процесс возможен при любой температуре и компоненты смеси испаряются независимо друг от друга. [c.528]

Метод ректификации был и остается важнейшим практическим способом разделения смесей органических жидкостей. Современные ректификационные агрегаты, содержащие в одном блоке сотни тарелок, обеспечивают возможность четкого разделения веществ с разницей температур кипения в несколько градусов. Весьма эффективным оказывается применение метода ректификации и к разделению технических смесей углеводородов Св- Однако некоторые углеводороды рассматриваемого типа образуют друг с другом азеотропные смеси. Кроме того, температуры кипения некоторых углеводородов на- столь близки, что разделение их путем обычной ректификации требует очень высоких энергетических затрат. Поэтому требовалось проведение тщательных исследований фазовых равновесий в системах, образованных углеводородами С5, а также экспериментальная проверка возможности ректификационного разделения смесей различного состава. Данные о равновесии между жидкостью и паром в сме-, сях углеводородов С5 приведены в работах [1—8]. [c.219]

Гарнер и Эллис [17] проанализировали опытные данные о равновесии между жидкостью и паром в 9 трехкомпонентных системах. Оказалось, что между коэффициентом относительной летучести бинарной системы и разностью температур кипения АГ одинаковых по составу смесей разделяющего агента с исходными [c.47]

Применение изложенного метода можно проиллюстрировать на примере выбора разделяющего агента для системы метиловый спирт — бензол. Рассмотрим применимость органических соединений, близких к бензолу, в частности ароматических галогензамещенных. Анализируя ряды галогенпроизводных бензола и спиртов, легко убедиться, что они образуют системы с большими положительными отклонениями от закона Рауля. В частности, фторбензол (т. кип. 85,2° С) образует положительные азеотропы с метиловым, этиловым, изопропиловым, трет-бутиловым и пропиловым спиртами, несмотря на довольно большую разницу температур кипения этих веществ. Хлорбензол (т. кип. 131,9° С) дает азеотропы со спиртами, кипящими выше 97°С, а бромбензол (т. кип. 156,2°С)—с изоамиловым и другими более высококипящими спиртами. Вместе с тем анализ данных о равновесии между жидкостью и паром в системах бензол — ароматические галогенпроизводные показывает незначительное отклонение от идеального поведения. Поэтому в качестве разделяющих агентов для системы метиловый спирт — бензол можно использовать галогенпроизводные бензола. По соображениям технологии для этой цели наиболее подходящим веществом является хлорбензол. [c.54]

Как показывает практика, наиболее надежно константы в интерполяционных уравнениях определяются по данным о равновесии между жидкостью и паром, если они получены с достаточной точностью и если состав жидкой смеси не очень близок к одному из чистых компонентов. При использовании данных о равновесии для одной жидкой смеси, желательно, чтобы ее состав не очень отличался от эквимолекулярного. Если константы определяются путем усреднения по данным о равновесии для двух смесей, то желательно, чтобы они содержали примерно по /з и мол. доли каждого компонента. Примерно такой же точности данные получают при расчете равновесия по давлению паров или температурам кипения смесей. Нужно только помнить, что при использовании для расчета уравнения Дюгема — Маргулеса приходится пренебрегать влиянием температуры на коэффициенты активности, которое опре- деляется теплотой смешения и различием температур кипения компонентов. Это, впрочем, относится ко всем методам, основанным на применении уравнения Дюгема — Маргулеса или его частных решений. [c.225]

Оценку эффективности различных растворителей для экстракционной перегонки можно произвести различнымт способами. Предварительный отбор может быть выполнен путем измерения температур кипения смесей углеводородов и растворителя. Хороший растворитель должен обладать значительно более низкой экспериментально измеренной температурой кипения смеси, чем температура, рассчитанная на основе линейной зависимости между составом и температурой кипения. Это иллюстрируется графиком (рис. 5), выражающим зависимость температуры кипения смеси метил-циклогексана с анилином от состава [11]. Экспериментальная кривая, выражающая зависимость температуры кипения от состава смеси, расположена значительно ниже пунктирной линии, соответствующей линейной зависимости между температурой кипения и составом. Это показывает, что образуются неидеальные растворы, для которых отклонения от закона Рауля имеют положительное значение. Экспериментальные данные по равновесию пар—жидкость показали, что в качестве растворителей для [c.100]

Гарнер и Эллис [17] для установления связи между коэффициентом относительной летучести бинарной системы в прнеут-ствии разделяющего агента и температурами кипения смесей исходили из анализа опытных данных по равновесию между жидкостью и паром в 9 трехкомпонентных системах. Оказалось, что имеется линейная зависимость между коэффициентом относительной летучести бинарной системы и разностью темпе- ратур кипения АГ одинаковых по составу смесей разделяющего агента с исходными компонентами при постоянном отношении концентрации последних. Это наглядно видно из рис. 11, на котором представлены зависимости Ор от АГ при разных отношениях концентраций компонентов бинарной смеси (Х11Х2). Как видно из рис. И, опытные точки для разных систем при постоянных значениях Х1/Х2 группируются около прямых линий. При рассмотрении данных для различных систем было найдено, что наклон этих прямых линий и точка их пересечения с ординатой А7 =0 определяются степенью неидеальности системы, образованной низкокипящим компонентам заданной смеси и разделяющим агентом. Мерой неидеальности является логарифм [c.49]

Линия a k соответствует двухфазному равновесию между жидкостью и паром. Как уже указывалось, оно является моновариант-ным, т. е. характеризуется одной степенью свободы. Это означает, что можно произвольно изменять только один из параметров состояния— давление или тем пературу, тогда как другой определяется из диаграммы. Из диаграммы также следует, что линия a k характеризует зависимость давления насыщенного пара данного вещества от температуры и ее же можно трактовать как зависимость температуры кипения вещества от внешнего давления. В этой связи кривая a k получила название кривой кипения или кривой испарения. Со стороны повышенных температур и давлений эта кривая заканчивается в критической точке с координатами Ть и Ри, характеризующей такое состояние вещества, в котором исчезает различие между жидкостью и паром. Это состояние нонвариантное, так как к обычным условиям равновесия добавляется условие идентичности фаз, которое уменьшает число степеней свободы на единицу. Нонвариантными для данного вещества будут также критическое давление и критический объем. Обычно при значениях параметров, превышающих критические, принято говорить о состоянии надкритическом, однофазном, избегая приписывать этому состоянию наименование жидкость или пар. Точки, ограничивающей кривую a k снизу, со стороны пониженных температур и давлений, не существует. Жидкость может пребывать в переохлажденном состоянии ниже точки плавления а. Линия a k i, являющаяся участком кривой a k, пролонгированным за тройную точку в область твердого состояния S, изображает зависимость давления насыщенного пара от температуры над переохлажденной жидкостью. Переохлажденная жидкость менее устойчива, чем твердая фаза при той же температуре. Поэтому давление паров над переохлажденной жидкостью выше, чем над твердой фазой при той же температуре (кривая a k i лежит выше кривой а а ]). Однако такой критерий различной устойчивости фаз применим только к однокомпонентным системам. У двух- и многокомпонентных систем эти отношения сложнее. [c.265]

В приборе описанной конструкции но предусматривается измерение температуры кипения жидкости, однако в принципе это возможно сделать, поместив в пароволг пространстве прибора кармап для термометра. Практика показывает, что при правильной работе с помощью прибора Бушмакина получаются надежные данные о равновесии между жидкостью и паром. [c.18]

В практическом отношении расчет равновесия между жидкостью и паром при постоянном давлении предпочтительнее расчета при постоянной температуре, так как большинство процессов разделения смесей, основанных на использовании различия в летучестях компонентов, проводится при Р = onst. Нужно считаться также с тем, что экспериментальное определение температур кипения смесей при постоянном давлении проще, чем определение давлений наров при постоянной температуре. Метод расчета равновесия между жидкостью и паром по температурам кипения смесей особенно удобен, когда температуры кипения компонентов сильно различаются и возникают затруднения в использовании экспериментальных методов, основанных на аналитическом определении составов равновесных фаз. Прибегая к использованию этого метода, необходимо, однако, помнить о сделанных допущениях. Ясно, что основным условием, определяющим применимость этого метода, является небольшая теплота смешения. Очень важно не ошибиться сильно в ее оценке при отсутствии опытных данных. Некоторым ориентиром в этом отношении могут служить рассчитанные значения коэффициентов активности. Если они сравнительно невелики и больше единицы (в случае, если стандартное состояние — чистый компонент), что свидетельствует о положительных отклонениях от идеального поведения, можно предполагать, что теплота смешения компонентов мала. Подобная оценка не годится для систем с отрицательными отклонениями от идеального поведения. Так, для системы ацетон — хлороформ, коэффициенты активности которой не очень сильно [c.227]

Карлсон и Кольборн [66] предложили рассчитывать равновесие между жидкостью и паром по данным о температурах кипения смесей при постоянном давлении, используя зависимости коэффициентов активности от состава, выраженные уравнениями Ван-Лаара (IV-222) или Маргулеса (IV-246). Константы в этих уравнениях рассчитываются так же, как это было описано выше для случая, когда известна зависимость давления паров от состава растворов при Т = onst. [c.229]

Иной подход был применен для предсказания возможности образования и свойств тройного азеотропа в работе [167]. Равновесие между жидкостью и паром в трехкомпонентной системе при постоянном давлении графически представляется, как известно, в виде двух поверхностей Т = f Xu лгг) и Г = ф(г/ ,- г/г), изображающих зависимость температур кипения от состава жидких смесей и точек росы от состава пара. Эти поверхности касаются друг друга в точке тройного азеотропа. Предлагаемый способ основан на допущении, что поверхность Т = ц> уйу2) может быть аппроксимирована уравнением второй степени [c.125]

При расчете равновесия жидкость — пар по данным о растворимости или о критической точке растворимости имее , менее точные результаты, по сравнеьшю с полученными на основании данных о составах равновесных фаз, температурах кипения, давлении паров или о свойствах азеотропной смеси. Это обусловлено значительным влиянием температуры на взаимную растворимость веществ, а также тем, что допущение о применимости одного и того же интерполяционного уравнения к обоим областям гомогенных смесей, видимо, не всегда оправдывается. Поэтому эти методы можно рекомендовать только для приближенных расчетов. Это же относится к расчету равновесия по найденной экспериментально кривой открытой дистилляции в связи с малой точностью операции графического дифференцирования. К тому же экспериментальное получение кривой открытого испарения в отношении трудоемкости вряд ли имеет преимущества по сравнению с получением опытных данных о равновесии между жидкостью и паром. [c.226]

Смотреть страницы где упоминается термин Равновесие между жидкостью и паром. Температура кипения: [c.199] [c.134] [c.58] [c.177] [c.199] [c.195] [c.101] [c.248] [c.47] [c.257] [c.101] [c.142] [c.243] [c.113] [c.113] [c.113] [c.528] [c.101]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология