Температура азеотропных растворов

Рис. 96. Зависимость температуры кипения раствора от состава (диаграмма кипепия с азеотропной смесью) при Р = onst

Смещение состава азеотропов при изменении внещних условий определяется вторым законом Вревского если давление (температура) системы жидкость-пар имеет максимум, то при повышении температуры в азеотропной смеси возрастает концентрация того компонента, парциальная молярная теплота испарения которого больше, а если давление (температура) системы раствор-пар имеет минимум, то при повышении температуры в азеотропной смеси возрастает концентрация компонента с меньшей теплотой испарения. Этот закон был установлен Вревским строго термодинамически, но сформулирован в качественной форме. Он определяет возможность разделения азеотропных смесей изменением давления при перегонке. При этом точка азеотропа на диаграмме у — х перемещается и в принципе может совпасть, например, с правым верхним углом диаграммы. Это позволит разделить азеотропную смесь перегонкой. [c.107]

Если две жидкости образуют азеотропную смесь, то независимо от состава исходного раствора его нельзя методом перегонки разделить на два чистых компонента. В таких системах любую смесь, кроме азеотропной, методом фракционной перегонки можно разделить на один из чистых компонентов и азеотропную смесь. В системах с минимальной температурой кипения азеотропной смеси в парообразную фазу будет уходить азеотропная смесь, а оставшаяся жидкость будет представлять собой тот чистый компонент, которым была богаче исходная смесь по сравнению с азеотропным раствором. В системах с максимальной температурой кипения азеотропной смеси в парообразную фазу будет уходить чистый компонент, которым богаче исходная смесь, а оставшаяся жидкость будет представлять собой азеотропную смесь. Количественные соотношения фаз, получающихся при фракционной перегонке определенного количества исходной смеси заданного состава, находятся по правилу рычага. Например, систему состава X (см. рис. 132), представленную на диаграмме фигуративной точкой О, можно разделить на чистый компонент А и азеотропную смесь методом фракционной перегонки. По правилу рычага [c.395]

Рассмотрим фракционную перегонку двухкомпонентной жидкой смеси, не образующей азеотропного раствора, пользуясь диаграммой кипения (рис. 136). Для разделения исходную смесь состава X о нагревают при постоянном давлении до кипения (фигуративная точка Оо), при этом получается первый пузырек пара (фигуративная точка Ьо) состава Пар по сравнению с исходной жидкостью более богат легколетучим компонентом В, а раствор обогащается компонентом А и его температура кипения при подводе теплоты возрастает (фигуративная точка а ). В процессе перегонки состав жидкого раствора изменяется от Х до а состав пара — от Ко ДО Кх- Если весь полученный пар сконденсировать (первая фракция), то конденсат будет иметь состав У и промежуточный между Ко и У . При кипении оставшейся жидкости (фигуративная точка 04) состава Х1 получается пар, также обогащенный легколетучим компонентом В. При изменении состава жидкого раствора от Х1 до состав пара меняется от У г до У и получается конденсат состава У2 (вторая фракция). При дальнейшем испарении оставшейся жидкости аналогично можно получить третью, четвертую и т. д. фракцию, при этом кипящая жидкость по составу будет приближаться к чистому компоненту А с температурой кипения Т. Если каждую из полученных фракций подвергнуть аналогичной перегонке, то получится набор новых фракций, обогащенных легколетучим компонентом. Сходные по составу фракции объединяют и подвергают дальнейшему фракционированию до тех пор, пока конденсат не будет представлять собой практически чистый компонент В, а перегоняемая жидкость — чистый компонент А. [c.394]

Подобные же соотношения имеют место и в системах, относящихся к третьему типу. Примером таких систем может служить соляная кислота. Хотя, вода при атмосферном давлении кипит при 100° С, а хлористый водород при —85° С, раствор, содержащий 20,24% хлористого водорода, кипит при 108,5°С. Любой раствор, содержащий меньше 20,24% хлористого водорода, может быть разделен дистилляцией на постоянно кипящую смесь с содержанием 20,24% хлористого водорода и остаток из чистой воды, но ни растворы, более богатые хлористым водородом, ни чистый хлористый водород не могут быть выделены из него таким путем. Наоборот, любой раствор, содержащий больше 20,24% хлористого водорода, может быть разделен на ту же постоянно кипящую смесь и чистый хлористый водород (при температуре —85°С). Азеотропные растворы встречаются во многих практически важных системах (соляная кислота, водные растворы азотной кислоты, этилового или пропилового спиртов и др.). [c.320]

Представляют большой интерес методы разделения бинарных гомогенных в жидкой фазе азеотронных систем, которые при заданном внешнем давлении имеют либо максимальную, либо минимальную точку кипения на диаграмме t — х, у. Процесс выкипания жидкого гомогенного азеотропного раствора протекает при постоянной температуре и одинаковых составах жидкой и паровой фаз, что исключает использование обычных способов ректификации для получения обоих практически чистых компонентов смеси. [c.323]

С раствором, состав которого отвечает экстремуму на кривых давления пара или температур кипения, находится в равновесии пар такого же состава. Очевидно, что состав таких растворов при перегонке не меняется и они кипят при постоянной температуре. Такие растворы называются азеотропными (нераздельно-кипящими). [c.202]

Из рис. VII. 5, а видно, что, в соответствии с первым законом Коновалова, пар и в этом случае обогащен по сравнению с жидкостью тем компонентом, добавление которого к раствору повышает общее давление пара (понижает температуру кипения). Например, добавление СЗг к ацетону повышает общее давление пара и понижает температуру кипения раствора вплоть до содержания СЗг, отвечающего экстремальной точке с. В этой области концентраций пар по сравнению с жидкостью обогащен сероуглеродом. Дальнейшее добавление С5г вызывает понижение общего давления пара (повышение точки кипения), поэтому пар в области концентраций между азеотропной точкой с и чистым сероуглеродом по сравнению с жидкостью обогащен ацетоном. К этому же выводу можно прийти, рассматривая добавление ацетона к сероуглероду. В азеотропной точке с состав жидкости равен составу равновесного с ней пара. [c.94]

Третье правило Вревского гласит, что если на фазовых диаграммах давление пара — состав (температура — состав) имеется максимум (минимум), то при изменении температуры изначально азеотропного раствора состав пара и состав азеотропа меняются в одном направлении если на фазовых диаграммах давление пара — состав (температура — состав) имеется минимум (максимум), то при изменении температуры изначального азеотропного раствора состав пара и состав азеотропа меняются в противоположном направлении. Эти положения проиллюстрированы рис. 1 1.6. [c.196]

Состав азеотропного раствора не изменяется при его кипении, и температуря кипения при заданном внешнем давлении остается постоянной. [c.391]

Он имеет экстремальную температуру кипения наименьшую — при положительных отклонениях, наибольшую — при отрицательных отклонениях от закона Рауля. Азеотропный раствор кипит при постоянной температуре (при условии постоянства внешнего давления) без изменения своего состава. Однако при изменении внешнего давления меняется не только его температура кипения, но и состав. Это указывает на то, что азеотропная смесь не является химическим соединением. Чаще всего встречаются системы с минимальной температурой кипения азеотропных смесей. К ним относятся вода — этиловый спирт метиловый спирт — ацетон бензол — уксусная кислота и др. [c.99]

Рассмотрим простую перегонку смеси жидкостей, не образующей азеотропного раствора. Исходную смесь состава (рис. 6.12, а) нагревают до температуры кипения (точка /). Образующийся пар состава у, (точка 2) конденсируют и удаляют из системы. Пар по сравнению с исходной жидкостью обогащен легколетучим компонентом В. Оставшаяся жидкость обогащена компонентом А (состав Х2), поэтому ее температура кипения возрастает (точка / ) При кипении жидкости состава Х2 образуется пар состава уг (точка 2 ), который конденсируют и собирают в ту же емкость. Проводя процесс непрерывного кипения жидкости и удаления конденсата, можно получить почти чистый труднолетучий компонент А. На диаграмме этот процесс отвечает смещению точки / вверх до /д. В конденсате содержатся оба компонента. Таким образом, простой перегонкой получить чистый компонент В не удается. Рассмотрим процесс конденсации пара (рис. 6.12,6). Пар состава у1 начинает конденсироваться при температуре I (точка 2). Образующаяся жидкость состава X, (точка /) обогащена компонентом А. Оставшаяся паровая фаза обогащается более летучим компонентом В. Допустим, что состав ее стал уг (точка 2 ). Тогда новая порция образовавшейся при [c.100]

Если система имеет максимум на кривой зависимости температуры кипения от состава, то из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента меньше, чем в азеотропе, при ректификации с достаточным числом тарелок может быть получен в дистилляте чистый труднолетучий компонент, а в кубе — азеотропный раствор. Из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента больше, чем в азеотропе, путем ректификации можно получить в дистилляте чистый компонент, а в кубе —также азеотропный раствор (рис. V. 19,6). [c.283]

Растворы, для которых наблюдается максимум или минимум на кривой давления пара, имеют минимум или максимум на кривой температур кипения. Растворы, соответствующие максимуму или минимуму на кривой температур кипения, называются азеотропами. Такие растворы перегоняются без изменения состава, потому что состав жидкости и пара у них одинаков. Известно много примеров азеотропных [c.117]

Докажите, что в азеотропном растворе у а = Р/Р% и Vb = = Р/Ръ, где Р — общее давление над системой, значения -уд, в, Р% и Рв соответствуют температуре кипения азеотропного раствора. [c.223]

СОСТАВ И ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ ВОДНЫХ АЗЕОТРОПНЫХ РАСТВОРОВ [c.284]

Закон Рауля, являющийся одним из основных в теории перегонки и ректификации, приложим далеко не ко всем растворам. Существуют так называемые азеотропные смеси, образующие при известном составе нераздельно кипящую фракцию, перегоняющуюся при постоянной температуре, которая мо-жет быть или более высокой или более низкой, чем температура кипения компонентов. Например, бензол <т. кип. 80,2° С) и циклогексан (т. кип. 80,75° С) образуют азеотропную смесь с содержанием 55 /о бензола и температурой кипения 77,5° С. Разделить азеотропные смеси перегонкой и ректификацией невозможно, так как при известной температуре будет кипеть нераздельно кипящая смесь. Чтобы разделить азеотропную смесь, приходится прибегать или к изменению температуры перегонки путем изменения внешнего давления или прибавлением третьего компонента (при изменении давления паров меняется состав азеотропной смеси), или использовать различную растворимость или различие температур застывания компонентов, входящих в азеотропную смесь. При обычной перегонке нефти, когда получаются фракции, кипящие в широких интервалах температур, наличием азеотропных смесей можно пренебречь и считать, что нефть представляет идеальный раствор, следующий закону Рауля. С особенностями азеотропных растворов приходится сталкиваться при выделении из легких фракций нефти отдельных индивидуальных углеводородов, особенно ароматических. Например для правильного распределения метановых углеводородов по двухградусньш фракциям при тщательной ректификации бензина оказалось необходимым удалить предварительно из бензмна ароматические углеводороды. При перего нке бензинов бензол (т. кип. 80,2° С) концентрируется во фракциях, кипящих. при 71—75° С, а толуол (т. кип. 110,6° С) концентрируется во фракции с температурой кипения ЮГ С. [c.173]

Состав азеотропных растворов при изменении внешних условий, например, температуры или давления, может непрерывно меняться. Рассмотрим смещение состава азеотропа при изменении температуры. Проведем рассуждения по общему методу [4] на примере тройных азеотропов. Этот пример в полной мере разъясняет общий случай и позволяет провести изложение более кратко. Воспользуемся дополнительными условиями равновесия (1,32) при к=, 2. Используем также формулу (1,34) и аналогичную формулу для пара. В результате будем иметь [c.18]

При обезвоживании этилового спирта сырец S состава, близкого к двойной азеотропной смеси этанол— вода (96 масс.% этанола), вводится в колонну, которая орощается флегмой О, содержащей бензол (рис. VI-49). В результате разделения согласно правилу прямой линии отгоняется более летучая тройная азеотропная смесь Аз (18,5 масс.% этанола, 74,1 масс.% бензола и 7,4 масс.% воды, т. кип. 64,85°С). В качестве остатка (исчерпанной жидкости) получается безводный этанол А. После охлаждения до соответствующей температуры азеотропная смесь распадается на две жидких фазы бензольную О (84,5 масс.% бензола, 14,5 масс.% воды) и водную О (36масс.% воды, 53 масс.% этанола). Бензольная фаза поступает на верхнюю тарелку разделительной колонны, а водная фаза дистиллируется во второй колонне и дает по правилу прямой линии в качестве дистиллята тройную азеотропную смесь Аз и исчерпанную жидкость D, содержащую только этанол и воду. Водный раствор подвергается ректификации в третьей колонне получается двойная азеотропная смесь S, которая направляется вместе с сырцом в первую колонну, и вода. По такому методу производится полное разделение спирта и воды в присутствии бензола. [c.509]

При нагревании концентрированной соляной кислоты вначале улетучивается хлороводород с небольшим количеством воды. Это происходит до тех пор, пока в остатке не получится 20,2%-ный раствор последний перегоняется уже без изменения состава при постоянной температуре 110°С. Наоборот, если нагревать разбавленную НС1, то отгоняется преимущественно вода. Когда концентрация НС1 в остатке достигает 20,2%, жидкость начинает перегоняться без изменения состаиа, как и в предыдущем случае. Подобные растворы, характеризующиеся одинаковым составом жидкости и насыщенного пара и поэтому перегоняющиеся без изменения состава, называются постоянно-кипящими или азеотропными растворами. [c.486]

Смеси жидкостей, соответствующие экстремальным точкам на рассмотренных кривых, называют азеотропическими смесями (азеотропами) или нераздельно кипящими — они кипят как одно целое при постоянной температуре и не разделяются путем перегонки. Если разделить диаграммы типа приведенных на рис. VII. 11 на две части вертикальной чертой — часть правее азетропа и часть левее его, станет ясно, что смесь произвольного состава можно путем перегонки разделить на азеотроп и один из компонентов. В табл. 31 приведены примеры азеотропных растворов. [c.283]

Твор —пар имеет максимум, то при повышении температуры в азеотропной смеси возрастает концентрация того компонента, для которого больше дифференциальная теплота парообразования-, если же давление (температура) системы раствор — пар имеет минимум, то при повышении температуры в азеотропной смеси возрастает концентрация того компонента, для которого дифференциальная теплота. парообразования меньше. Этот закон справедлив для состояний двойных систем, далеких от критических. Третий закон Вревского устанавливает связь между смещениями состава системы, имеющей экстремум давления и температуры, и свойством фазы, устойчивой выше температуры сосуществования, при изменении Р я Т-. при изменении температуры (давления) раствора, у которого кривая давления насьщен-ного пара имеет максимум, состав пара раствора и состав азеотропной смеси изменяются в одном и том же направлении-, при наличии минимума на кривой давления насьщен-ного пара эти составы изменяются в противоположных направлениях. [c.290]

К азеотропным растворам с минимумом тем 1ературы кипения относится смесь этанола с водой с содержанием воды 4,43%, которая кипит при 78,15 °С (температура кипения чистого спирта 78,35°С, воды—100°С). Азеотропным раствором с максимумом температуры кипения является водный 68%-ный раствор азотной кислоты. Его температура кипения 120,5 °С температура кипения 100%-ной азотной кислоты 86°С. [c.81]

Если вещества образуют азеотропную смесь с минимумом температуры кипения, то фракционная перегонка или ректификация их раствора любой концентрации приведет к разделению его на азеотропный раствор и один из компонентов. Азеотропный раствор будет отгоняться и конденсироваться, а остаток перегоняемой жидкости будет представлять собой один из компонентов смеси. Если вещества дают азеотропную смесь с максимумом температуры кипения, то в процессе ректификации раствора из него удаляется один из компонентов, а оставшаяся жидкость будет ераздельио кипящим раствором. [c.81]

При 20 °С бензол растворяет 0,06% воды прн той же температуре вода растворяет 0, 77о бензола. Азеотропная смесь с водой кииит при 69,25 С и содержит 91,17% бензола. О тройной азеотропной смеси с водой и этанолом см. Эта- нол . [c.356]

Распространены диаграммы типа Т—х, Р—х, х—у. В такой классификации для типа I (рис. 5.16) характерно плавное изменение температур кипения растворов в диапазоне между температурами кипения чистых жидкостей, включая системы, подчиняющиеся закону Рауля. В рассматриваемых системах возможно образование азеотропных смесей, для которых характерно равенство состава жидкой и паровой фаз, температур кипения и состава паровой фазы или постоянство диапазона составов. На диаграммах х—у кривая для азеотропных систем пересекает диагональ (45°). Типы II и III — это гомогенные азеотропы. Азеотропные смеси с минимумом на кривой температур кипения распространены достаточно широко, более редки смеси с максимумом на кривой температур кипения. Система с двумя азеотро-пами показана на рис. 4.24,в, Типы IV и V включают соответственно частично смешивающиеся или несмеши-вающиеся жидкие фазы, т. е. гетерогенные азеотропы. В не столь распространенных системах типа VI несме-шивающиеся жидкие фазы существуют в температурном интервале, ограниченном температурами конденсации чистых веществ в этих системах составы фаз жидкость—жидкость остаются постоянными в широком диапазоне составов паровых фаз. Если бинарные системы образуют интермолекулярные соединения, стабильные при температуре кипения, их фазовые диаграммы [c.262]

Важно установить ясное различие между безводной хлорной кислотой и 70—72%-ным или более разбавленным водным раствором хлорной кислоты, который обычно поступает в продажу. Водные растворы можно концентрировать при атмосферном давлении до азеотропа, кипящего при 203 С (760 мм рт. ст.) и содержащего 72,4 вес. % НСЮ. Отгонка азеотропного раствора при атмосферном давлении сопровождается его некоторым разложением с выделением хлора, окислов хлора и кислорода. При снижении давления (от 2 до 7 мм рт. m,) концентрирование раствора может быть продолжено до состава, соответствующего дигидрату НС104-2Н20 и содержащего 73,6 о кислоты (температура плавления —17,8°С). Свойства других возможных гидратов описаны в главе II. Моногидрат (температура плавления [c.210]

Хотя, как было указано выше, при перегонке под атмосферным давлением происходит некоторое разложение азеотропного раствора, содержащего 72,4% НСЮ , растворы водной хлорной кислоты стабильны по отношению к теплу, нагреванию и детонации. Водные растворы, содержащие менее 75% НСЮ4, мог>т храниться без изменения бесконечно долго при обычных температурах. Растворы, содержащие до 60% НСЮ4, выставлялись в закрытых пробирках на несколько недель иа солнечный свет, прп этом никаких изменений визуально не было найдено . При обычных температурах водная кислота ие является окислителем—ее свойства характерны для концентрированной кислоты и связаны с реакцией иона водорода. Однако горячая концентрированная кислота действует как сильный окислитель, в результате происходит восстановление аниона перхлората. Момент, во время которого наступает переход от одних свойств к другим, зависит от рассматриваемой системы . [c.212]