Диаграммы растворимости и фазовые равновесия

Основными данными при решении задач технологического проектирования и оптимизации являются физико-химические и теплофизические данные. Они обычно представляются в трех формах — в виде таблиц, диаграмм и уравнений. Наиболее распространенным способом все-таки является аналитическое представление, допускающее непосредственный расчет соответствующих параметров при заданных входных условиях. В химической технологии, особенно для целей проектирования, к наиболее распространенным данным обычно относятся давление пара, теплота испарения, удельная теплоемкость, плотность, теплопроводность, вязкость, теплота реакций, данные по пожаробезопасности, поверхностное натяжение, фазовое равновесие (жидкость—пар, жидкость—жидкость, жидкость—жидкость—пар, жидкость—твердое вещество, твердое вещество—пар, растворимость), кинетика реакций химического превращения, полимеризации, растворимости и т. д. [c.177]

В опытах использовались НМП, отвечающий нормам МРТУ 42 Л о 67—15, н-тридекан марки хч по МРТУ 6-09-4535-67, а-ме-тилнафталин марки ч по МРТУ 6-09-6030-69 и дважды перегнанная вода. Опытные данные по взаимной растворимости в исследуемых системах при температурах 20, 40 и 60°С определялись по методике, описанной в [1] результаты определения взаимной растворимости приведены в табл. 1 и 2. Для расчета составов равновесных фаз в изучаемых системах применен аналитический метод расчета по опытным данным о взаимной растворимости и количеству фаз в одноступенчатой экстракции [1, 2]. Составы равновесных фаз при различных температурах приведены в табл. 3, полученные диаграммы фазового равновесия трехкомпонентных систем представлены на рис. 1 и 2. [c.52]

Свойство системы можно представить или на пространственной диаграмме, или в виде проекций горизонтальных сечений, кривые изображают проекции линий пересечения поверхностей, соответствующих фазовым равновесиям с плоскостями, отражающими свойство системы. Обычно около таких линий ставят свойства (например, температуру на диаграмме состав — температура). Если из трех-компонентов два (В и С) ограниченно растворимы друг в дру- [c.179]

Фазовая диаграмма выражает зависимость состояния системы (и фазовых равновесий в ней) от внешних условий или от состава системы. Фазовая диаграмма представляет собой совокупность определенных геометрических линии, точек, плоскостей. Расшифровка диаграмм состоит в объяснении значений каждой линии, точки, плоскости, а также физического смысла того или иного геометрического образа. Диаграмма состояния, построенная по нескольким опытным данным, позволяет определять состояние системы при любых заданных условиях. Это преимущество фазовых диаграмм можно показать на кривых растворимости, которые характеризуют изменение состояния равновесия в насыщенных растворах при изменении температуры. Опытным путем определяют растворимость данного вещества при 5—6 различных температурах. Полученные данные наносят на график и соединяют плавной линией. Используя этот график, можно затем определять растворимость данного вещества при любых других температурах без проведения эксперимента, [c.181]

Закон Генри хорошо согласуется с данными опытов и для реальных газов при низких концентрациях растворенного газа, а также при малой растворимости газа. Для систем, не подчиняющихся закону Генри, можно пользоваться уравнением (3—68Т принимая коэффициент фазового равновесия переменной величиной, зависящей от состава раствора х при этом линия равновесия изобразится кривой, которую наносят на диаграмму у—х по опытным данным. [c.478]

Так как скорость достижения равновесия в водной среде обычно очень велика, кривые растворимости, фазовые диаграммы и т. д. дают надежную информацию о том, какие кристаллические фазы следует ожидать в данной системе при определенной температуре и давлении. Этот метод и используют большей частью для определения области существования и условий получения определенного кристаллического ортофосфата. [c.197]

Рис. 17-7. Фазовые диаграммы (а, б) равновесия для систем с ограниченной взаимной растворимостью

При абсорбции летучим поглотителем (абсорбентом) фазовое равновесие систем газ—жидкость удобно представлять в треугольной диаграмме (см. рис. 11.17, б, г). Расчет размеров аппарата выполним с помощью треугольной диаграммы для общего случая абсорбции летучим поглотителем и при некоторой растворимости газа-носителя в абсорбенте (см. рис. [c.951]

Рнс. 1Х-3. Диаграммы фазового равновесия пар—жидкость в случае бинарных смесей компоиентов с неограниченной взаимной растворимостью [c.429]

Рис. 1Х-4. Диаграммы фазового равновесия пар—жидкость в случае ограниченной взаимной растворимости компонентов бинарной смеси.

Рис. 1Х-6. Диаграмма фазового равновесия пар жидкость в случае тройных смесей с неограниченной растворимостью компонентов.

Системы, состоящие из трех пар компонентов с ограниченной взаимной растворимостью, имеют на диаграмме фазового равновесия (рис. 1Х-7, в) три гетерогенные области. Вид этих диаграмм еще больше трансформируется при изменении температуры. [c.436]

Разделение жидких смесей на практически чистые компоненты или на фракции различного состава является широко распространенным процессом химической технологии. Разделению подвергаются смеси, состоящие из компонентов с неограниченной и ограниченной взаимной растворимостью, за также взаимно нерастворимых. Как было показано в главе IX, каждому классу этих смесей соответствуют характерные условия равновесия кипящей жидкой фазы и образующихся из нее паров, отображаемые диаграммами фазового равновесия жидкость—пар. [c.500]

Если в рассматриваемом процессе достигается фазовое равновесие, то значения а и а , могут быть заимствованы из диаграммы состояния соответственно выбранной температуре фракционирования (рис. ХУ-17). Прп отсутствии взаимной растворимости [c.710]

Равновесия жидкость—твердая фаза при плавлении. Принципиальные особенности диаграмм этого вида были определены в классификации, приведенной в табл. 5.1. Ведут себя эти системы обычно сложнее, чем системы жидкость—жидкость. При изучении фазовых равновесий в системах первого типа необходимо учитывать 1) равновесие жидкость—твердая фаза, 2) ограниченную взаимную растворимость жидкостей, 3) ограниченную взаимную растворимость твердых растворов, [c.264]

При организации процесса кристаллизации из растворов, а также анализе его результатов пользуются так называемыми кривыми растворимости , которые описывают функциональную зависимость растворимости вещества в том или ином растворителе от температуры. Кривые растворимости представляют собой частный случай диаграмм фазового равновесия они являются отрезками кривых ликвидуса [2, 17]. [c.29]

Кривые растворимости строят в координатах температура — со тав раствора . При этом для выражения состава растворов используют различные соотношения мольные и массовые проценты число молей в 1 л раствора, число молей в 1 кг растворителя масса растворенного вещества на 100 г растворителя и др. [2, 4]. Использование такого большого числа различных способов выражения концентрации раствора часто затрудняет технологические расчеты процесса кристаллизации, а также его графическое изобрал<ение на диаграммах фазового равновесия. Рациональнее выражать составы растворов в массовых или мольных процентах. [c.29]

Рис. 1.17. Диаграмма фазового равновесия тройной системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях

Рис. 1.18. Политермический (а) и изотермический (б) разрезы диаграммы фазового равновесия тройной системы с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

Процесс разделения в аппаратах с подачей питания в торцевую часть, как в аппаратах с питанием в центральную часть, состоит из двух последовательных стадий обычной фракционной кристаллизации исходного расплава в зоне охлаждения и противоточного массообмена. На рис. 6.2, в этот процесс изображен в диаграмме фазового равновесия применительно к разделению бинарной смеси с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. В зоне охлаждения исходная смесь с концентрацией высокоплавкого компонента С г охлаждается до некоторой температуры, лежащей между линиями ликвидуса и солидуса (отрезок а Ь). При этом образуются кристаллическая фаза Кх с концентрацией Ск1 (точка с) и маточник с концентрацией См1 (точка й). [c.193]

Применяемые в промышленности традиционные процессы разделения смесей (ректификация,экстракция, абсорбция, кристаллизация и др.), как известно, не универсальны. Каждый имеет ограниченные области технически возможного и экономически целесообразного применения. Большей частью эти ограничения связаны с наличием на диаграммах фазового равновесия особых точек (азеотропных, эвтектических, перитектических и т. п.), а также особых областей (ограниченной растворимости, термического разложения, химического взаимодействия и др.). [c.291]

ДИАГРАММЫ РАСТВОРИМОСТИ И ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ДВОЙНЫХ СИСТЕМАХ [c.79]

Материал сборника включает в себя большое количество экспериментальных данных, характеризующих теплоты образования растворов, теплоемкости, растворимости, активности компонентов, диаграммы фазовых равновесий многих конкретных систем, а также влияние изменения внешних условий на указанные свойства. [c.2]

Наличие взаимной ограниченной растворимости газов позволяет связать воедино все сведения о фазовых равновесиях в двойных системах. Теперь п( отдельным деталям фазовой диаграммы можно предугадывать ее полное строение. [c.159]

Ионное легирование алюминия молибденом, хромом и никелем при дозах легирующих ионов 2-10 моль/см и энергиях 20 кэВ способствует значительному повышению коррозионной стойкости алюминия даже в растворах, содержащих такие сильные депассиваторы, как сульфаты. Обычными металлургическими методами получать однофазные твердые растворы указанных легирующих добавок в алюминии нельзя из-за их малой растворимости. Так, например, растворимость никеля в алюминии нри 500 °С составляет 0,006%, хрома при 400°С — 0,06%, а при более низких температурах область растворимости этих металлов в алюминии на диаграммах фазового равновесия вообще отсутствует. [c.134]

Вследствие теоретической важности тройных диаграмм состояния для экстракции растворителем, а также ввиду того, что опубликованные данные сильно расходятся между собой и представлены различными графическими способами или вообще не выражены в впде диаграмм, большой раздел последнего издания монографии Растворимость под редакцией Сейделла [111 посвящен исчерпывающей сводке этих данных с числовыми данными и графиками, где это возможно. Тройными диаграммами иллюстрируются фазовые равновесия около 650 систем. Для 2400 трехкомпонентных систем приводятся отдельные данные, главным образом значения коэффициентов распределения, недостаточные однако для построения диаграмм (или приводятся литературные ссылки). [c.183]

Рассмотрим фазовое равновесие в трехкомпонентной системе вода — две соли с одноименным ионом . На рис. 50 представлена изотермная проекция диаграммы состояния этой системы. Соли не образуют с водой гидратов и двойных солей, комплексных соединений или твердых растворов. Вершины треугольника Розебума отвечают чистым компонентам Н. 0, РХ и QX. Точка А показывает концентрацию соли РХ в насыш,енном водном растворе, а точка В — концентрацию соли рх в насыщенном водном растворе этой же соли. Кривая АС характеризует растворимость соли РХ в водных растворах соли РХ разного состава, а кривая ВС — растворимость соли рХ в водных растворах соли РХ. В точке С раствор насыщен обеими солями Любая точка на поле между вершиной Н.20 и кривой АСВ отвечает ненасыщенным растворам солей. Любая точка на поле ЛС (РХ) представляет собой двухфазную систему, состоящую из раствора двух солей и твердой соли РХ. Любая точка на поле СВ (QX) — система, состоящая из раствора двух солей и твердой соли РХ. Область (РХ)С(РХ) соответствует трехфазным системам в ней сосуществуют насыщенный обеими солями раствор состава С и кристаллы РХ и ОХ. Если взять ненасыщенный раствор, отвечаюнгий фигуративной точке М, и постепенно испарять воду, то по мере удаления воды количественное соотношение между солями в системе остается постоянным. В связи с этим фигуративные точки, отвечающие составам систем в процессе выпаривания, будут лежать на прямой (НаО) Е. В точке а начнут выделяться кристаллы соли РХ. Для определения состава раствора, соответствующего фигуративной точке Ь, проводим конноду через вершину треугольника РХ и точку Ь до пересечения с точкой на кривой АС. [c.201]

На рис. 1Х-8, а показан так называемый тип I диаграмм фазового равновесия, характеризуемый тем, что компоненты раствора Б и С ограниченно растворяются друг в друге. Кривая ОВРЕН называется кривой растворимости. Все смеси компонентов, [c.165]

Сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий приводит к различным фазовым соотношениям в системе и, следовательно, к различным видам диаграмм состояния. Возможные видоизменения характера кривых моновариантного равновесия при сочетании друг с другом различных фазовых областей в пределах одной диаграммы фазового равновесия весьма многообразны. Оставаясь в рамках классического термодинамического рассмотрения, мы не можем ответить на вопрос о том, какой из вариантов возможен при данных значениях параметров состояния. Однако, полагая в системе наличие того или иного характера изменения температуры плавления компонентов при взаимном добавлении их друг к другу, а также полагая наличие или отсутствие непрерывных растворов либо разрыва растворимости в твердом или в жидком состоянии, мы можем чисто термодинамически, притом строго, хотя и качественно, вывести возможные варианты фазовых диаграмм, которые являются праобразами диаграмм состояния, получаемых экспериментально. Ниже рассмотрим вывод основных вариантов диаграмм состояния двухкомпонентных систем, базируясь на описанных выше принципах обоснования двухфазных и трехфазных равновесий при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. [c.283]

Естественно, что монотектическое и синтектическое трехфазные равновесия вносят самостоятельный элемент в общую картину фазового равновесия двухкомпонентной системы, отличающейся разрывом растворимости в жидком состоянии, поскольку они завершаются стабилизацией либо одного (рис. 56,а), либо двух (рис. 56,6) двухфазных равновесий с участием жидких фаз, способных при дальнейшем охлаждении кристаллизоваться и, следовательно, формировать другие трехфазные равновесия — уже эвтектического либо перитектического типа. Варианты фазовых диаграмм при наличии в системе купола расслаивания и трехфазных монотектического и синтектического равновесий показаны на рис. 57 и 58. При наличии в системе двух трехфазных равновесий— монотектического и перитектического (рис. 57), разумеет-292 [c.292]

Диаграммы фазового равновесия. В процессе экстракции участвуют по крайней мере три вещества смесь взаимно растворимых двух веществ, подлежащая разделению, и растворитель, не полностью смеигивающийся со смесью и способный растворять один компонент смеси. В данном случае имеет место тройная или трехкомпонентная система, общий состав которой всегда однозначно можно представить точкой в равностороннем треугольнике. [c.605]

Представленные на рис. 11.17 диаграммы фазового равновесия являются изотермами-изобарами, т.е. относятся к конкретным температуре и давлению. При повышении температуры летучесть абсорбента увеличивается, и кривая ОС смещается вправо. Растворимость газа-носителя в абсорбенте при возрастании температуры понижается, и, следовательно, кривая РЕ также смещается вправо. Соответственно, при понижении температуры кривые ОС и РЕ смещаются влево, и при некоторой температуре /щ, кривая ОС совпадает со стороной ГН—ПК тре-угольнша лет честь абсорбента в этом сл чае прекебреж11Мо мала, т.е. его можно считать практически нелетучим. С ростом полного давления р в системе летучесть абсорбента >тиеньщается. Поэтому при увеличении р линия ОС приближается к стороне ГН— ПК треугольника при этом линия РЕ также смещается влево, так как растворимость ГН в абсорбенте (точга Р) и ПК в абсорбенте (точка Е) увеличиваются при повышении давления. [c.928]

Рис. 1Х-7. Диаграммы фазового равновесия жидкость—жидкость а — системы с одной парой ограниченно растворимых компонентов 6 — системы с двумя парами ограниченно растворимых компонентов в — системы с тремя парами ограниченно растворимых ком-лоиентов.

Диаграммы равновесия в трехкомпонентных системах, включающих триэтиленгликоль, представлены на рис. 56 [28]. Данные по фазовому равновесию трехкомпонентных систем, содержащих кроме триэтиленгликоля н-гептан — бензол, н-гептан — толуол, н-гептан — этилбензол, высшие спирты — углеводороды, вода — каприлат натрия, а также четырехкомпонеитных систем (триэтиленгликоль — вода — гептан — бензол) приведены в работах [29—31]. Изучена взаимная растворимость и состав равновесных фаз следующих систем ТЭГ — а-пиколин — бензол, ТЭГ — а-пиколин — метилциклогексан, ТЭГ — а-пиколин — гептан, ТЭГ — а-пиколин — диизобутилен, ТЭГ — фенол — смесь углеводородов и ТЭГ — фенол — вода — смесь углеводородов [32]. [c.156]

В качестве примера фазового равновесия для системы кристаллизующийся полимер — растворитель на рис. 21 приведена диаграмма для системы полиэтилен — ксилол, полученная Ричардсом . Как видно из рисунка, температура плавления полиэтилена снижается только в пределах от 110 до 75"С при переходе от 1007о-ного полиэтилена к очень низким концентрациям его. Растворимость полиэтилена в ксилоле при 70°С составляет для полимера с молекулярным весом 40 000 лишь 0,01%. Следовательно, точка эвтектики настолько сдвинута в сторону растворителя, что ее нет смысла специально определять. [c.69]

Среди систем с неограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом и жидком состояниях значительно чаще встречаются системы, имеющие диаграмму фазового равновесия типа I. К таким системам принадлежат например, антрацен — аценафтен, флуорен — 2-метилнафталин, инден — нафталин, инден — изохинолин, изохинолин — нафталин, хризен—1,2-дибензоантрацен, дифенилоксид — карбазол, тиофен — бензол и другие. [c.21]

Диаграмма фазового равновесия системы с ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом состоянии, у которой точка понвариантного состояния расположена между температурами плавления чистых компонентов, представлена на рис. 1.7,6. Как и в предыдущем случае, здесь из расплава образуются два твердых раствора аир. Диаграмма фазового равновесия также имеет шесть полей поле / — одна жидкая фаза поле II — жидкость и твердый раствор а поле III — жидкость и твердый раствор Р поле IV — однородный раствор а поле V — однородный раствор р поле У/— механическая смесь твердых растворов аир. Перитектическая точка Р, где три фазы находятся в равновесии (жидкий расплав, растворы аир), соответствует нонвариантному состоянию. [c.24]

Таким образом, зона содержаний компонента А в пределах отХд=адоХд = 6 представляет собой зону расслаивания, а величины а и (1 — Ь)—это предельные растворимости, соответственно, компонента А в В я компонента В в А при насыщении. Следовательно, для расчета числа теоретических ступеней в одной из колонн используется одна из линий фазового равновесия, например,насыщенного раствора компонента в 5. Для расчета второй колонны используется линия фазового равновесия другого насыщенного раствора компонента В в Л. Из диаграммы фазового равновесия также видно, что для разделения смеси достаточно одних только отгонных колонн без укрепляющей части, поскольку из того и другого насыщенных растворов отгоняется паровая фаза с максимально близким содержанием отгоняемого компонента к равновесному содержанию его в гетерогенном азеотропе. Следовательно, дальнейшее концентрирование отгоняемой паровой фазы отпадает, а значит отпадает и необходимость в укрепляющей колонне. Рабочие линии для каждой колонны могут быть нанесены на диаграмму фазового равновесия описанным выше методом, после чего графически определяется число ступеней. При нанесении рабочей линии для колонны, отгоняющей компонент В из раствора компонента В в А, диаграмма может быть повернута влево в привычное при проведении расчета положение, когда линия равновесия выходит из начала координат. Линии фазового равновесия для несмешивающихся жидкостей, т. е. для жидкостей с очень малой взаимной растворимостью, могут быть приняты за прямые, выходящие из начала координат и описываемые уравнением вида [c.55]

Диаграмма фазовых равновесий системы Na l — Н2О [11] отличается большей сложностью в связи с весьма значительной растворимостью [c.164]

Система железо—углерод представляет собой классический пример фазовых равновесий (часть диаграммы приведена на рис. 35.12). Вероятно, наиболее очевидной особенностью этой диаграммы является характер граничных кривых между кристаллическими и жидкими областями, типичный для систем с ограниченной растворимостью кристаллов. Главным твердым раствором является аустенит (у-фаза). С другой стороны, эта фазовая диаграмма довольно усложнена фазовыми превращениями, происходящими в твердой фазе при низких температурах и низком содержании углерода. Р-Фаза является низкотемпературной формой железа, в которой могут растворяться очень малые количества углерода. а-Железо имеет ту же кристаллическую структуру, что и р-форма, но способно к намагничиванию. При охлаждении аустенита до температуры между 1300 и 1000 К (в зависимости от состава) он становится нестабильным и сначала переходит в более стабильную 3-фазу или в соединение РезС (цементит). Эти превращения являются двухфазными равновесными процессами следовательно, состав и температура могут варьироваться. Граничные кривые [c.189]

Если сопоставить область растворимости в координатах Ханссена (рис. 3.11) с диаграммой фазового равновесия (рис. 3.4), то приближение системы к границе области растворимости можно полагать соответствующим приближению к границе раздела фаз. [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология