Дистилляция Равновесие системы жидкость — пар

Мембранная дистилляция протекает при наличии разности температур по разные стороны от микропористой мембраны. Жидкости не должны смачивать мембрану, а разность давлений по разные стороны от мембраны должна быть меньше капиллярного давления. В этом случае жидкость не заполняет поры мембраны, а через мембрану проходит только пар. Жидкость испаряется с той стороны мембраны, где температура более высокая, и пар конденсируется со стороны жидкости с более низкой температурой. Мембрана в процессе разделения непосредственно не участвует. Она играет роль барьера, разделяющего две жидкости. Селективность процесса определяется условиями равновесия в системе жидкость — пар. Процесс мембранной дистилляции применяется в основном к водным растворам, содержащим растворенные неорганические вещества. Однако данный метод может применяться и к водным растворам с низкими концентрациями летучих компонентов, например для разделения смеси вода— этиловый спирт. [c.33]

Уравнения (11,3) сами по себе выражают независимые условия баланса массы. Помимо этого при заданной температуре или давлении г/г являются функциями от Х, . .., Хп-и которые определяются условиями термодинамического равновесия между жидкостью и паром. Таким образом, в сочетании с условиями фазового равновесия уравнения (П,3) образуют динамическую систему дифференциальных уравнений для процесса открытого испарения. Решение системы уравнений в виде функций Xi = Xi t) выражает зависимость состава испаряющегося раствора от его количества и дает формулы, необходимые при расчетах процессов разделения, связанных с дистилляцией. Геометрической интерпретацией решений с истемы (П,3) могут служить траектории, расположенные в (и—1)-мерном концентрационном симплексе. Траектории системы (П,3) называются в термодинамике дистилля-ционными линиями. В целом диаграмма дистилляционных линий описывает процесс дистилляции растворов различного состава при заданном значении давления или температуры. [c.24]

Если разделяемая смесь — бинарная, то состав смеси однозначно определяется концентрацией одного компонента. Поэтому для бинарной смеси получается система из трех уравнений, содержащих три неизвестные величины. Предварительно уравнение (V. 221) должно быть проинтегрировано. Для этого необходимо располагать зависимостью Уг — (Х ), описывающей связь состава жидкости и образующегося из нее пара. Как было указано, при проведении процесса дистилляции в емкостном аппарате можно считать, что пар находится в равновесии с жидкостью. Для п. ком- [c.540]

Нелетучий растворитель в качестве неподвижной фазы в непрерывной хроматографии действует так же, как и растворитель при экстрактивной дистилляции. Он изменяет равновесие системы газ — жидкость и способствует тем самым физическому разделению компонентов смеси. Более того, нанося тонкий слой этого растворителя на специально обработанное твердое вещество с большим отношением площади поверхности к объему, можно обеспечить высокую скорость массопередачи. При использовании только твердой фазы появляются эффекты, связанные с адсорбцией, диффузией, и электронные эффекты, которые обусловливают селективное удерживание одного компонента по сравнению с другим. [c.334]

Приближенные расчеты по соотношению (3.55) с учетом (3.59), проведенные в работе [151], показали, что величина коэффициента разделения при межфазовом распределении взвешенных частиц в системе жидкость—пар может быть очень большой. Однако в проведенных в этой же работе соответствующих опытах наблюдался относительно небольшой эффект разделения. Одна из причин такого несоответствия заключается в том, что процесс испарения протекает с конечной скоростью, вследствие чего взвешенные частицы из жидкости захватываются образующимся паром и переносятся в дистиллят. Таким образом, при разделении смеси жидкость—взвешенные частицы дистилляцией условия процесса могут существенно отличаться от равновесных, в то время как при использовании в расчетах уравнения (3.55) подразумевается наличие термодинамического равновесия в рассматриваемой системе жидкость—пар. [c.61]

ОДНОГО раза. Сформулированное следствие очень удобно для практического применения в наиболее наглядном случае тройных систем. Оно позволяет при известной диаграмме изотермо-изобар построить качественно диаграмму дистилляционных линий и тем самым определить возможные результаты дистилляции. На рис. II, 1 на конкретных примерах показаны все необходимые правила для перехода от диаграммы изотермо-изобар к диаграмме дистилляционных линий. Отметим, однако, что более полное доказательство использованных правил вытекает из анализа поведения дистилляционных линий около особых точек в тройных системах. Заметим также, что правило Шрейнемакерса и его следствия оказываются полезными при исследовании структуры диаграмм равновесия жидкость — пар. [c.33]

Взаимосвязь между поведением дистилляционных линий и характером фазового равновесия, отражающимся, в частности, диаграммой изотермо-изобарических многообразий, позволяет по данным о равновесии жидкость —пар установить поведение дистилляционных линий около всех особых точек системы, построить замкнутую качественную диаграмму дистилляционных линий и тем самым выяснить характер протекания процессов дистилляции. С другой стороны, диаграмма дистилляционных линий сама по себе дает непосредственное описание фазовых равновесий, поскольку дистилляционные линии являются векторными линиями поля нод. Отметим попутно, что обсуждение диаграмм состояния, например 4-компонентных систем, и исследование их азеотропных свойств более удобно проводить на диаграммах дистилляционных линий, так как они легче изображаются и читаются, чем диаграммы изотермо-изобарических поверхностей. [c.63]

При исследовании равновесия жидкость — пар одним из основных вопросов является вопрос об азеотропных свойствах системы, поскольку этими свойствами определяется тип диаграммы фазового равновесия, а также характер протекания процессов дистилляции и ректификации многокомпонентных смесей. В связи с этим рассмотрим азеотропные свойства многокомпонентных систем на основе нелокальных, структурных закономерностей диаграмм состояния. Остановимся сначала на случае 4-компонентных систем, а далее в более краткой форме проведем обсуждение для 5- и га-компонентных систем. Такое изложение позволяет познакомиться со спецификой систем с четным или нечетным числом компонентов и дает иллюстрацию для общего случая. Подробное обсуждение аналогичных вопросов для тройных систем можно найти в монографии [3]. [c.75]

Принцип орошения флегмой в процессах экстракции и дистилляции аналогичен конечный экстракт при использовании флегмы может находиться в равновесии с рафинатом (или с экстрактом, из которого удалена часть экстрагента), обогащенным экстрагируемым веществом. Обычно применение флегмы в процессах экстракции связано с ограничениями, которые отсутствуют в процессах дистилляции. Возврат флегмы не должен приводить к полной взаимной растворимости компонентов на любом из концов системы, т. е. состав смеси жидкостей должен соответствовать двухфазной области. Плотность флегмы должна отличаться от плотности экстракта [c.431]

По предварительным данным [1], в четырехкомпонентной системе имеется два бинарных положительных азеотропа метилацетат—метанол и пропилацетат—пропанол, из-за наличия которых в системе образуются две разделяющие поверхности дистилляции и идеальной ректификации, что значительно усложняет выделение индивидуальных компонентов. Д.чя разработки технологической схемы такого процесса необходимы полные данные по фазовому равновесию жидкость—пар. [c.103]

Принцип распределения вещества между двумя фазами, находящимися в равновесии, лежит в основе всех важнейших процессов разделения, осуществляемых в области экстракции, дистилляции, нротивоточного расиределения и в различных методах хроматографии. В колоночной хроматографии одна фаза находится в неподвижном состоянии внутри колонки, а другая совершает поступательное движение. При этом происходит перенос вещества вдоль колонки со скоростью, которая определяется равновесием распределения вещества между двумя фазами. В газожидкостной хроматографии стационарной фазой является жидкость, нанесенная в виде пленки на тонкоизмельченном, инертном, твердом носителе, а подвижной фазой — газовый поток, протекающий над неподвижной жидкой пленкой. Поведение вещества, проходящего через такую колонку, описывается теорией теоретических тарелок, первоначально разработанной для жидкостной хроматографии Мартином и Синджем [7 ]. Эта теория была позднее применена к газо-жидкостной хроматографии Джеймсом и Мартином [5]. Многие расчеты, произведенные на основе теории, хорошо согласуются с экспериментально найденным распределением вещества в статических системах. Кроме того, расчет эффективности колонки на основе теории распределения позволяет вычислять различные экспериментальные параметры колонки и сравнивать их влияние на разделение. Рассматриваемая теория имеет еще и то преимущество, что она делает возможным сопоставление газо-жидкостной хроматографии с другими методами разделения, которые могут быть описаны на основе концепции теоретических тарелок. [c.75]

Совсем не обязательно, чтобы рассматриваемая разделительная система (рис. 110) состояла только из двух экстракторов. Например, если на первой колонне использован растворитель с более высокой температурой кипения, чем температуры кипения компонентов разделяемой смеси, то вторая разделительная установка может представлять собой выпарную ректификационную колонну. Эту колонну можно в дальнейшем рассматривать как эквивалент экстрактора, в котором гипотетический растворитель заменяет реальную паровую фазу. Количество этого растворителя соответствует количеству потребляемого в процессе тепла, а равновесие между паром и жидкостью можно охарактеризовать коэффициентами распределения между реальным и гипотетическим растворителями. Таким образом, выпарную-колонну можно рассматривать как экстрактор и при расчетах использовать обычные для экстракционных процессов понятия относительный расход растворителя , фазовые отношения и коэффициенты распределения (с теоретической точки зрения процессы экстракции и дистилляции во многом подобны [72]). [c.246]

Дистилляция [1,2]. Как было указано выше, дистилляция очищенной жидкости, полученной в результате синтеза Рашига, может служить методом ее концентрирования. Данные относительно равновесия между паром и жидкостью для системы гидразин — вода приведены в гл. 5 (стр. 104). Смеси с высоким содержанием воды могут быть подвергнуты фракционированию с целью удаления паров воды и обогащения жидкого остатка гидразином. В принципе такое обогащение может привести к образованию продукта, приближающегося по составу к постояннокипящей смеси. Однако практически удается получить только 85%-ный гидрат гидразина удаление остальной воды экономически не выгодно. В процессе, разработанном и применяемом в Германии [1], концентрирование с образованием гидрата гидразина проводится в три стадии, причем концентрация продукта возрастает соответственно от 3 до 15, затем до 50 и наконец до 80 и 100%. Следует соблюдать специальные меры предосторожности, особенно в третьей стадии концентрирования, чтобы предотвратить возможность соприкосновения горячих паров с воздухом и тем самым свести к минимуму опасности, связанные с проведением этой операции. [c.43]

Ряд авторов [143—145] исследовал равновесие жидкость—пар в системе NHg—СО2—Н2О — МЭА применительно к процессу разделения газов дистилляции при низком давлении. В итоге получено следующее эмпирическое уравнение для расчета рсо. (в мм рт. ст.) над раствором МЭА [c.141]

Рассмотрим процесс дистилляции системы, принадлежащей ко второму типу (рис. 140). Если раствор, имеющий состав, промежуточный между А и С (т. е. отличный от состава азеотропа), например состав N1, подвергнуть дистилляции, то пар, находящийся в равновесии с раствором, будет иметь состав N2-, т. е. будет содержать больше компонента В, чем раствор. Остаток же, обогащаясь компонетом А, будет кипеть при более высокой температуре, например 2- Продолжая дистилляцию, можно достигнуть того, что в остатке будет содержаться чистый компонент А. Чистый же компонент В из раствора состава N1 получить аналогичным путем не удается. В самом деле, при повторной конденсации и дистилляции пара можно достигнуть состава С. Пар такого состава при конденсации дает жидкость такого же [c.381]

Рассмотрим предельный случай для жидкостей — случай полной взаимной нерастворимости обоих компонентов. Такой случай является действительно предельным, так как всегда наблюдается частичная растворимость, хотя бы и незначительная. Примером почти полной нерастворимости могут служить ртуть и вода. Такие системы разделяются не дистилляцией, а расслаиванием. Однако изучение равновесия этих систем необходимо для осуществления процесса перегонки с водяным паром, а также для понимания равновесия растворов с частичной растворимостью компонентов. [c.612]

Это уравнение определяет зависимость между составами газа и жидкости в произвольном сечении колонны и поэтому, по аналогии с процессом дистилляции, носит название уравнения рабочей линии. Нетрудно заметить, что в системе X —-У рабочая линия, отвечающая этому уравнению, будет прямой с наклоном, равным отношению расхода жидкости к расходу газа L/G. Нанесем такую рабочую линию на диаграмму равновесия абсорбируемого компонента в системе X—Y, как это показано на рис. 14-4. Если известны составы газа и жидкости иа обоих концах колонны, нанесем отвечающие им точки А (Хо, Уц) и B Xi, Yi), а затем соединим эти точки прямой. Кривая ОР отвечает равновесию данной системы. [c.749]

В расчетах процессов дистилляции и ректификации широко используются принципы фазового равновесия. В гл. 33 мы рассмотрели применение правила фаз для определения числа независимых переменных в равновесной системе. Из уравнения (33. 1) мы видели, что в двухфазной бинарной системе два переменных могут быть выбраны произвольно. Поскольку в процессе расчета давлением обыкновенно задаются, то для любой бинарной системы достаточно задаться дополнительно еще одним переменным чтобы определить этим самым все остальные переменные в системе. Например, если жидкость кипит в перегонном кубе при давлении в 1 ат и содержит 65% мол. этанола и 35% мол. воды, то как температура паро-жидкостной системы, так и состав пара тем самым строго определены. Если давление в ректификационной колонне равно 1 ат, а температура жидкости, уходящей с верхней тарелки, известна, то для данной бинарной системы тем самым предопределены составы как паровых, так и жидкостных потоков, уходящих с каждой тарелки, если эти потоки находятся в равновесии. [c.631]

Для разделения изотопов был применен также метод дистилляции, получивший название молекулярной дистилляции. В этом методе жидкость испаряется на нагретой поверхности в условиях глубокого вакуума и конденсируется на расположенной рядом холодной поверхности. Степень разделения зависит не от равновесия системы жидкость — пар, а от скорости испарения. Но значения коэффициентов одноступенчатого разделения приблизительно равны таковым для газодиффузионного метода разделения изотопов. Хотя в лабораторном масштабе была показана возможность разделения изотопов лития, ртути и урана, до сих пор не появилось сообщений о практическом использовании этого метода. Проводилась дистилляция стойких жидких соединений урана, пентаэтилата и пентаизопропилата урана [11(ОК)5], где К представлен радикалами С2Н5 или ИЗО-С3Н7. Другие элементы, ртуть и литий, дистиллировались в виде металлов. [c.350]

Достижения в области ректификации идеальных смесей позволяют обратить внимание на другой класс задач, связанный с исследованием процессов разделения многокомпонентных неидеальных азеотропных и гетероазео-тропных смесей. В этом случае на результаты ректификатаи и дистилляции определяющим образом вл.яя.ет физико-химическая природа разделяемой смеси. Здесь фактически возникают дле взаимосвязанные задачи 1) исследование азеотропных свойств и всех возможных типов смесей по характеру равновесия между жидкостью и паром 2) изучение процессов ректификации и дистилляции в системе определенного типа при различных условиях. Из совместного решения указанных задач вытекают принципы построения технологических схем разделения веществ. [c.5]

Простая физическая экстракция. Данные по массопереда-че, относящиеся к передаче растворенных веществ между двумя жидкими фазами, обычно интерпретируются на основе двухпленочной теории Уитмана . Согласно этой теории допускается, что сопротивление переходу вещества оказывают две неподвижные пленки, находящиеся с обеих сторон поверхности раздела, и что фазы на самой поверхности раздела находятся в равновесии друг с другом. Эта теория слишком упрощает механизм таких процессов, как газовая абсорбция или дистилляция, и тем более механизм массопередачи в системах жидкость—жидкость, когда условия еще больше усложняются вследствие наличия сил сцепления между фазами. Однако мы начнем рассмотрение процесса на основе теории Уитмана, а отклонения от двух ее основных допущений будут обсуждены ниже. [c.63]

В настоящей работе были получены данные о равновесии между жидкостью и паром в системе ЫаКОз—NH4NOз—ЫНз— СО2—Н2О, необходимые для проведения научно обоснованных технологических расчетов процессов дистилляции, конденсацит и абсорбции, проектирования колонной аппаратуры. [c.13]

Получены данные о равновесии между жидкостью и паром в системе NaNOз—NH4NOз—МНз—СО2—Н2О при давлениях 570, 760 мм рт. ст., не обходимые для проведения научно обоснованных технологических расчетов процессов выпаривания, дистилляции, конденсации, абсорбции. [c.102]

В литературе описано много конструкций таких приборов. Схема одного из них приведена на рис. 9. Пар, образующийся при кипении в емкости (кубе) А, поднимается во внутренней трубке 5 и конденсируется в холодильнике Сл, конденсат стекает в приемник В, откуда его избыток поступает в куб Л. Температура стенок трубки с помощью внешнего нагревателя 7 поддерживается при температуре кипения жидкости во избежание частичной конденсации пара на стенках трубки и связанного с этим дополнительного разделения компонентов смеси. В течение опыта нижний конец трубки 5 остается частично погруженным в кипящую жидкость, в результате чего пар из паровой рубашки не попадает в холодильник С , а поступает в холодиль-1ШК Сп, где конденсируется конденсат поступает в куб А. Таким образом, в приборе имеет место циркуляция жидкости, отсюда и лазвание метода. Через некоторое время собранный в приемнике дистиллят практически будет иметь состав, отвечающий составу пара, равновесного с жидкостью в кубе А. На основании результатов анализа проб жидкости из приемника В и куба А по уравнению (11.4) или (П.5) нетрудно найти а. Циркуляционный метод дает хорошие результаты, когда величина а исследуемой системы не очень велика. Отмеченное ограничение обусловлено тем, что в процессе циркуляции парожидкостной смеси сосуществующие фазы не находятся в термодинамическом равновесии. При этом особенно заметно составы фаз отличаются от равновесных в системе с большими значениями а вследствие повышенного испарения низкокипящего компонента. Поэтому для определения коэффициента разделения в таких системах целесообразно использовать метод статического уравновешивания фаз. Циркуляционный метод приводит к неточным результатам и тогда, когда коэффициент разделения мало отличается от единицы, поскольку при этом трудно с удовлетворительной точностью определить различие в составах фаз, даже если в распоряжении имеется достаточно чувствительный метод анализа. В этом случае лучше воспользоваться методом релеевской дистилляции. [c.45]

Некоторые жидкости, растворимые друг в друге в любых отношениях, обладают ири определенном составе постоянной температурой кипения. Такие смеси называются азеотроиными, а их равновесие определяется вторым законом Д. П. Коновалова в точках экстремума (максимальной или минимальной давления пара или температур кипения) составы жидкости и пара совпадают. Поэтому такие системы не могут быть разделены дальше точки экстремума на индивидуальные компоненты методом обычной дистилляции. [c.5]

Рассмотрим процесс дистилляции системы, принадлежащей ко второму типу (рис. 109). Если раствор, имеющий состав, промежуточный между А и С (т. е. отличный от состава азеотропа), например состав Л ь подвергнуть дистилляции, то пар, находящийся в равновесии с раствором, будет иметь состав N2, т. е. будет содержать больше компонента В, чем раствор. Остаток же, обогащаясь компонентом А, будет кипеть при более высокой температуре, например /г- Продолжая дистилляцию, можно достигнуть того, что в остатке будет содержаться чистый компонент А. Чистый же компонент В из раствора состава Ы получить аналогичным путем не удается. В самом деле, при повторной конденсации и дистилляции пара можно достигнуть состава С. Пар такого состава при конденсации дает жидкость такого же состава С, и новая дистилляция приведет опять к пару того же состава С, так как в азеотропных растворах состав пара равен составу жидкости. Таким oб )aзoм, раствор состава Ы можно разделить перегонкой только на чистый компонент А и азеотропный раствор С. Этот вывод относится ко всем растворам, промежуточным по составу между А и С. [c.314]

Данная работа посвящена определению фазового равновесия жидкость— пар трехкомпонентной составляющей концентрационного тетраэдра— метанол — пропанол — пропилацетат и определению разделяющей линии дистилляции. В литературе имеются данные по фазовому равновесию жидкость — пар в бинарных системах метанол — пропанол [2] и пропанол — пропилацетат [3], но данные по фазовому равновесию в системе метанол — пропилацетат и в тройной системе отсутствуют. [c.110]

Изучено фазовое равновесие жидкость — пар в тре.хкомпонептной системе метанол— пропанол —пропилацетат при 760 мм рт. ет. Но данным о фазовом равновесии определено положение граздел нощей областей дистилляции. [c.141]

Рассмотрим вопрос о возможности распространения полу-м енныл результатов на открытую систему, в частности, на широко применяемый процесс фракционной дистилляции. Если отбираемый в каждый момент пар (в дифференциально малом количестве) находится в равновесии со всей жидкостью, то такой дифференццально равновесный процесс можно представить упорядоченной совокупностью состояний равновесия. Само по себе состояние равновесия нельзя отнести к какому-либо процессу и считать, что оно явилось результатом развития какой-то конкретной системы. Вместе с тем, равновесие является началом любого процесса, его исходным состоянием. С этой точки зрения все (текущие) равновесные состояния дифференциально равновесного процесса можно рассматривать как исходные состояния равновесного процесса в закрытой системе при степени превращения, близкой к нулю. [c.11]

Следовательно, для того чтобы отобразить результаты такого процесса на диаграмме, необходимо знать укладку пучка дистилляционных линий в рассматриваемой системе или области. С этой целью были рассмотрены данные о фазовом равновесии жидкость - пар 45 конкретных трехкомпонентных систем по справочной [4] и оригинальной литературе и установлено, что в областях дистилляции с четырехугольным контуром при последовательности особых точек на нем N, С, С для > 0 систем линии дистилляции имеют -образный вид относительно разделящей линии ректификации И типа. Здесь N ъ /V - неустойчивы и устойчивый узлы, С - седло. Такая укладка пучка показана на примере системы класса I типа 1а на рис.2. [c.129]

На основе исследования влияния давления на равновесие (жидкость — пар) для двухкомионентных растворов установлено, что с возрастанием давления уменьшается разница между составами жидкости и пара. Это представлено на диаграммах (рис. 12-7) в системах координат t — л и л — у. Нетрудно прийти к заключению, что дистилляция при низком давлении выгоднее, так как при этом достигается более значительная разница в составах жидкости и пара. [c.590]

Во время простой (дифференциальной) дистилляции образующийся при кипении жидкости пар сразу удаляется и по возможности конденсируется. Ход такой дистилляции можно понять при помощи диаграммы равновесия двухкомпонентной системы (рис. 12-35). Над жидкостью состава С поднимается пар состава Р, который удаляется из куба. Так как этот пар богаче более летучим компонентом, то по мере удаления пара состав жидкости постепенно передвигается по кривой к точке Сь В дальнейшем ходе процесса жидкость продолжает изменять свой состав. В конечном результате получится жидкость состава С и смесь паров [c.628]