Равновесие в системах газ (пар) — жидкость и жидкость — жидкость

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Фазовое равновесие в системе жидкость—жидкость определяет предельные концентрации экстракта и рафината. Данные о равновесии необходимы при выборе экстрагента, технологической схемы процесса, конструкции и размера (высоты или длины) аппарата, для расчета оптимального соотношения потоков экстрагента и исходного раствора, а также для выяснения других условий проведения процесса. [c.522]

Закон Генри — Дальтона. Этот закон описывает равновесие системы малолетучая жидкость — газ. Согласно закону Генри — Дальтона, парциальное давление рх газа пропорционально его мольной доле в жидкости [c.329]

Равновесие в системах жидкость—жидкость [c.522]

Обезвоживание пропана. Для обезвоживания жидкого пропана применяется одна из разновидностей азеотропной перегонки. В процессе получения и при последующем хранении жидкий пропан поглощает небольшое количество воды в растворенном виде. При полном насыщении и при температуре 27° в пропане содержится 0,092% мол. воды. Активность воды, растворенной в пропане, очень высока, однако эту воду можно отогнать в виде азеотропной смеси [12]. Схема этого процесса изображена на рис. 24. Влажный пропан непрерывно поступает в колонну для обезвоживания. Сухой пропан (температура кипения при атмосферном давлении —42°) получается в виде остатков, а отогнанный продукт представляет собой азеотропную смесь воды и пропана. После конденсации отогнанный продукт расслаивается на две фазы. Верхняя — углеводородная — фаза возвращается в колонну, а нижняя — водная — фаза сливается. Данные по равновесию системы жидкость — пар для пропана, насыщенного водой, приведены в табл. 26. При низких давлениях константа равновесия для испарения воды из раствора в пропане значительно превышает единицу. Это означает, что в данных условиях вода является более летучим компонентом. [c.129]

Очевидно, что и сам объем фаз и их соотношение в условиях проведения реакции отличаются от таковых, рассчитанных по подачам или загрузкам реагентов. Поэтому надо уметь их определять. Проще всего это было бы осуществлять визуально, однако так удается делать достаточно редко, при работе без давлений, да и то в основном на системе жидкость — жидкость. Приходится искать другие пути. Одним из них является постановка специальных исследований по определению изменения объема фаз в ходе реакции в условиях равновесия, но при отсутствии взаимодействия. Однако такие исследования даже более сложны, чем изучение кинетики. Кроме того, исключить взаимодействие, сохранив полностью условия равновесия, можно только в гетерогенно-каталитических реакциях при постановке опытов без катализатора. Вследствие этого приходится либо расчетным путем определять объем фаз, исходя из молекулярных объемов их компонентов (часто тоже расчетных) и из постулата аддитивности этих объемов в растворе, либо ориентировочно оценивать при помощи метки. Последний прием заключается в том,что в одну из фаз дается инертная метка, не влияющая на ход реакции, например бензол, полихлорид бензола и т. н., в зависимости от реакции. Определяя содержание метки в каждой пробе и зная общее количество метки, можно рассчитать объем фазы. Можно давать метку и в газовую фазу в виде гелия или аргона. Однако при давлениях — 100 кгс/см и выше растворимость этих газов довольно заметна даже для повышенных температур, что вносит ошибку в расчеты. Все же газовая метка удобнее, поскольку в ряде случаев отбор газовой пробы удается осуществить из работающего аппарата установкой в нем специальных отбойников. [c.72]

Так, например, математическое моделирование и расчет разделения многокомпонентных азеотропных и химически взаимодействующих смесей методом ректификации сопряжены с определенными вычислительными трудностями, вытекающими из необходимости рещения системы нелинейных уравнений больщой размерности. Наличие химических превращений в многофазных системах при ректификационном разделении подобных смесей приводит к необходимости совместного учета условий фазового и химического равновесий, что значительно усложняет задачу расчета. При этом основная схема решения подзадачи расчета фазового и химического равновесия предусматривает представление химического равновесия в одной фазе и соотнесения химически равновесных составов в одной фазе с составами других фаз с помощью условий фазового равновесия. Для парожидкостных реакций можно выразить химическое равновесия в паровой фазе и связать составы равновесных фаз с помощью уравнения однократного испарения. Для реакций в системах жидкость-жидкость целесообразнее выразить химическое равновесие в той фазе, в которой содержатся более высокие концентрации реагентов. Для химически взаимодействующих систем с двумя жидкими и одной паровой фазой выражают химическое равновесия в одной из жидких фаз и дополняют его условиями фазовых равновесий и материального баланса. Образующаяся система уравнений имеет вид [c.73]

Влияние температуры на равновесие системы жидкость — жидкость выражено наиболее заметно. Равновесия пар — жидкость определяются при температурах кипения, которые обычно отличаются от комнатных температур, т. е. от тех условий, при которых обычно принято описывать равновесия жидкость — жидкость. [c.352]

График зависимости у от х называется диаграммой равновесия и напоминает у — ж-диаграмму равновесия системы жидкость — пар, применяемую при расчетах перегонки, [c.139]

Состояние системы жидкость — газ, определяемое точкой над изотермой (рис. У-91), является состоянием, в котором парциальное давление над раствором выше, чем это соответствует равновесию с жидкостью. Вследствие стремления к равновесию будет происходить растворение компонента в жидкости (процесс абсорбции). Аналогично можно показать, что если состояние будет определяться точкой под изотермой, то будет происходить переход компонента из жидкости в газ (процесс десорбции). [c.442]

Законы распределения. Состояние равновесия в системе жидкость— жидкость определяется равенством химических потенциалов распределяемого вещества в обеих фазах. [c.522]

Современное состояние проблемы выбора разделяющего агента и расчета равновесия многофазных систем позволяет перейти от экспериментальных методов разработки таких процессов к расчетным. И основу таких расчетов составляют алгоритмы воспроизведения условий расслаивания сильно неидеальных смесей по высоте колонны, в декантаторах, которые являются обязательными элементами азеотропно-экстрактивной ректификации. Алгоритмы, позволяющие рассчитывать равновесие в системах жидкость—жидкость—пар и декантаторы различного типа приведены в разд. 7.1. [c.354]

При изучении равновесия пар — жидкость в системах с ограниченной взаимной растворимостью жидкостей пользуются диаграммам состояния давление — состав (рис. 138, а и 139, а) и температура кипения — состав (рис. 138, б и 139, б). Каждая диаграмма кривыми пара и жидкости делится на ряд областей / — область пара // — область первого жидкого раствора (кривая ВЬА) III — область, второго жидкого раствора (кривая АЬВ) IV — область пара и первого жидкого раствора V — область пара и второго жидкого раствора VI — область двух жидких растворов. [c.397]

Равновесие системы частично растворимых жидкостей [c.67]

Равновесие в системах жидкость—жидкость 525 1-------- [c.525]

Анализ процессов адсорбции с неподвижным или движущимся адсорбентом упрощается, если течение происходит настолько медленно, что во всех точках колонны достигается равновесие. Это, нообщс говоря, невозможно в дифференциальных процессах разделения, например при экстракции в системе жидкость — жидкость, абсорбции или перегонке. Когда скорость течения очень мала, наиболее эффективными оказываются адсорбционные методы, а эти методы становятся неэффективными. Интересно, что при проведении процесса в равновесных условиях рабочая линия совпадает с кривой равновесия. [c.154]

Уравнение (I, 75) позволяет предсказывать равновесное распределение в системах жидкость — жидкость по данным равновесия в системах пар — жидкость. [c.41]

Таким образом, при выборе разделяющих агентов для процессов азеотропной и экстрактивной ректификации должны учитываться свойства системы, подлежащей разделению. Прежде всего на основании данных о равновесии между жидкостью и паром в исходной системе должны быть определены требования, предъявляемые к разделяющему агенту. Затем на осиове этого должен быть произведен ориентировочный выбор предполагаемых разделяющих агентов. Следующей стадией является определение данных о равновесии между жидкостью и паром в бинарных системах, состоящих из компонентов заданной смеси и разделяющих агентов, с целью ориентировочного определения эффективности последних. Такое определение может быть произведено приближенно по уравнению (125). Наконец, для получения данных, необходимых для расчетов, связанных с проектированием, должны быть определены условия равновесия между жидкостью-и паром в многокомпонентной системе, состоящей из компонентов заданной смеси и разделяющего агента. [c.44]

При рассмотрении переходов между агрегатными состояниями было выяснено, что две фазы могут сосуществовать в равновесии не при любых значениях параметров, определяющих состояние системы. Так, жидкость при некоторой произвольно взятой температуре (естественно речь идет о температурах выше точки плавления) может находиться в равновесии с паром только при давлении, равном давлению насыщенного пара при этой температуре. Если поддерживать давление ниже этой величины, то жидкость будет испаряться до тех пор, пока не перейдет полностью в пар. Если же поддерживать давление, превышающее упругость пара, то пройдет полная конденсация пара. Следовательно, в системе жидкость — пар нельзя независимо изменять два параметра риТ. Однако если ввести в газовую фазу еще один компонент, то можно создать любое давление прн любой температуре, т. е. в такой системе будут независимо изменяться два параметра. Число параметров, которые можно изменять независимо друг от друга, называют числом степеней свободы макроскопической системы. Между числом степеней свободы 5, числом компонентов К и числом фаз Ф, которые могут сосуществовать при равновесии, существует простое соотношение, известное как правило фаз [c.200]

Если реакция в системе газ — газ протекает с уменьшением числа молей, то повышение давления вызывает повышение равновесных концентраций продуктов реакции, и наоборот, в реакциях, идущих с увеличением числа молей, увеличиваются равновесные концентрации исходных соединений. В системах газ — жидкость и газ — твердое тело, где реакция идет соответственно в жидкой фазе или на поверхности твердого тела, сдвиг равновесия при повышении давления может наблюдаться в результате увеличения растворимости (и, следовательно, концентрации) газа в жидкости и увеличения адсорбции газа на поверхности твердого тела. [c.42]

Значения констант фазовых равновесий для большого количества систем приведены в многочисленных справочниках но равновесию в системах жидкость — жидкость и жидкость — газ [1 — 7]. Однако при разработке реакторных узлов справочных материалов, как правило, бывает недостаточно и возникает необходимость в экспериментальном определении констант фазовых равновесий. Если, как уже отмечалось выше, в общем случае подобные определения и не вызывают трудностей, то применительно к реакционноспособным системам экспериментальное определение констант фазовых равновесий часто превращается в неразрешимую задачу. [c.82]

СОСТОЯНИЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ. [c.19]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на выполнение формулы аддитивности, более подробно. Выполнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызьшает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) [222-224]. К обсуждению роли поверхностного сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении. [c.171]

Программы не приспособлены для расчета равновесия в системах жидкость — жидкость. Если известно, что система находится вблизи точки взаимной растворимости, необходимо убедиться в том, что рассчитанные значения действительно соответствуют условиям смешивающихся систем. Далее, если расчетное равновесное значение давления слишком высоко, или, соответственно, если расчетная величина объема пара смеси слишком мала (особенно по отношению ко второму вириальному коэффициенту смеси), то, по всей вероятности, расчетные значения параметров выйдут из диапазона адекватности вириального уравнения и результаты расчета могут очень сильно отличаться от истинных значений. [c.89]

Изотопный обмеи. И. р. обусловлено отличием от единицы константы равновесия обмена изотопами данного элемента между двумя соед., находящимися в контактирующих фазах (чаще всего жидкость и газ, но используются также системы жидкость жидкость, жидкость твердая фаза и газ-твердая фаза). Осуществляется в противоточных колоннах. Для обращения потоков применяют термич. или электрохим. разложение либо р-ции со вспомогат. в-вами. Напр., при концентрировании изотопа В обменом между ВРз и его соединением с анизолом последнее разлагают при нагр. и ВР, возвращают в колонну. При разделении изотопов лития [c.200]

В газах наблюдается обратное соотношение кинетическая энергия настолько велика по сравнению со средней энергией взаимодействия между частицами, что частицы газа могут удерживаться в некотором объеме только благодаря наличию внешних непроницаемых для частиц стенок распределение частиц в объеме газа близко к хаотическому. При не очень высоких давлениях газообразному состоянию соответствует малая плотность системы. В жидкостях средняя потенциальная и средняя кинетическая энергии частицы близки по величине. Для жидкости характерна плотность того же порядка, что и для кристаллов, а следовательно, того же порядка энергия межмолекулярных взаимодействий. Но у жидкостей, в отличие от кристаллов, отсутствует правильная периодическая структура. Средняя потенциальная энергия вещества в жидком состоянии (соответственно внутренняя энергия) выше, чем в твердом при той же температуре плавление сопровождается возрастанием внутренней энергии (и энтальпии) А(/пл >0, > 0. Энтропия жидкости также больше, чем энтропия кристалла при той же температуре (А5пл > 0)- Если в кристаллах движение молекул сводится практически к колебаниям около положений равновесия, то в жидкостях существенную роль играет трансляционное движение молекул. Молекулы жидкости удерживаются вместе благодаря силам притяжения, но в то же время они очень подвижны. Этим объясняется характерное свойство жидкости сохранять свой объем, но не форму (текучесть). [c.393]

Равновесие в тройных системах. Треугольная диаграмма. Практически процессы. экстрагирования проводятся с системами, состоящими минимально из трех компонентов (/С = 3) и двух жидких фаз Ф 2). Для таких систем, по правилу фаз, число степеней свободы равно трем (С = 3). Следовательно, в данном случае независимыми переменными являются три параметра — температура, давление и концентрация одной из фаз. Однако влиянием давления на равновесие в системе жидкость—жидкость можно пренебречь. Зависимость состава от температуры (при р = onsi) для тройных систем изображается с помощью треугольной призмы, в которой температуры откладываются по оси, перпендикулярной к плоскости, на которой наносятся составы. [c.525]

Набухание далеко не всегда завершается растворением. Во многих случаях после достижения известной степени набухания процесс прекращается. Причина такого явления заключается в том, что ВМВ и растворитель способны смешиваться ограниченно. В результате после установления равновесия система будет состоять из двух фаз насыщенного раствора высокополимера в растворителе (собственно раствор) и насыщенного раствора растворителя в высокополимере (гель, студень). Этот случай ограниченного набухания имеет много общего с ограниченным растворением двух низкомолекулярных жидкостей. Примером ограниченного набухания является набухание при комнатной температуре поливинилхлорида в ацетоне, желатины и целлюлозы в воде. [c.361]

Равновесная система раствор—пар. Равновесная система жидкосте. — пар была описана выше. Установлено, что каждой температуре соответствует определенное давление пара, давление насыщенного пара, а следовательно, и определенная концентрация парообразной фазы. Если в жидкости растворено постороннее нелетучее вещество, скорость испарения жидкости становится меньше, скорость же конденсации пара остается прежней, так как пар остается таким же, каким он был раньше. В результате равновесие наступит тогда, когда давление пара раствора будет меньше давления пара чистого растворителя. [c.145]

С ростом температуры давление р трехфазного равновесия водная жидкость—кристаллогидрат—газ растет быстрее, чем давление р трех фазного равновесия кристаллогидрат—неводная жидкость—газ. Давле ние Р достигает давления р , при котором возникает состояние равно весия четырех фаз водная жидкость, неводная жидкость, кристаллогид рат и газ. Это одна из квадрупольных точек, характеризующаяся един ственным для двойной системы значением давления и температуры При температуре, превышающей температуру квадрупольной точки (рис. 9), возникает два новых трехфазных равновесия водная жидкость /4 -кристаллогидрат 5 -неводная жидкость Е (при давлении Р3) и водная жидкость /Ч—неводная жидкость Е—газ Н (при давлении р ). [c.13]

В условиях равновесия системы Рх = лу и КЬ = К Ь, поэтому, проведя горизонталь из точки К до ее пересечения с прямой ОР в точке К, найдем соответствующую концентрацию НКК в паровой фазег/ , находящейся в равновесии с жидкостью составам (абсцисса точки К ). [c.56]

Константы равновесия системы пар—жидкость и энтальпийные данные для расчетов на ЭВМ. — Сб. NGPA 1964. [c.124]

Вносимое в одну из жидкостей какое-либо растворимое вещество распределяется между всеми тремя фазами, так что возникает некоторая пограничная концентрация растворенного вещества. В этом случае может возникнуть положительная или отрицательная адсорбция из обеих жидкостей или же положительная из одной и отрицательная из другой. Если поместить каплю жидкости на поверхность другой, в которой первая нерастворима, то в момент соприкосновения создается неустойчивая система. В ней по всем трем границам действуют три поверхностных силы. Обозначим через Оа и Ств поверхностные натяжения на двух границах раздела жидкость — пар, а через оав —поверхностное натяжение на границе раздела жидкость — жидкость. Если аА + (1Ав = сгв, то система находится в равновесии. С другой стороны, если аА + ОАв>( в, то свободная энергия капли уменьшается при стягивании. Тогда для второй жидкости пограничная поверхность на границе жидкость — пар стремится к увеличению. При этом края капли стягиваются, и плоская капля, стремясь приобрести форму шара, становится линзой. Форма линзы определится относительными величинами ал и сГав. Если ал>сгАв, капля проникает в нижележащую жидкость при ста<<7ав капля проявляет стремление подняться. [c.74]