Бинарные системы состава пара от состава жидкости

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]

Как следует из уравнения (125), при разделении бинарной системы с большими отклонениями от закона Рауля третий компонент в определенном диапазоне концентраций может действовать как разделяющий агент даже в том случае, когда Л1р—Лгр<0. Из уравнения (123) вытекает, что эффективное действие таких разделяющих агентов возможно в тех случаях, когда отношение давлений паров компонентов заданной бинарной системы достаточно велико. Указанные разделяющие агенты могут быть применены в частности для разделения систем, компоненты которых, несмотря на большую разницу температур кипения, образуют азеотропы или в определенной области концентраций имеют состав пара, мало отличающийся от состава жидкости. Отсюда вытекают следующие положения, на основании которых должен производиться выбор разделяющих агентов. [c.43]

Процесс конденсации может развиваться но трем различным направлениям, которые определяются составом нара и температурой на границе раздела пар — жидкость. Направления конденсации лучше всего описывать, используя диаграмму температура — состав бинарной системы. [c.355]

Цель работы — построение диаграммы равновесия жидкость — пар бинарной системы в координатах температура кипения — состав. Для этого следует определить температуры кипения растворов и чистых веществ, а также состав пара, находящегося в равновесии с жидкостью определенного состава при температуре кипения. [c.95]

До сих пор в лаборатории наиболее распространен метод очистки жидкостей простой перегонкой, проводимой в колбах Вюрца. Суть процесса заключается в постепенном испарении жидкости с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Ход простой перегонки бинарной системы можно проследить на диаграмме равновесий жидкость — пар (рис. V. 14). Если исходить из жидкости состава то первая порция образовавшегося пара будет иметь состав x K Будучи сконденсированным нацело, этот пар превратится в жидкость того же состава [точка на оси абсцисс], которая затем удаляется из системы. В результате конденсации и удаления из системы какого-то количества дистиллята содержание легколетучего компонента в жидкости уменьшится, и она будет иметь теперь состав х - , а равновесный с ней пар — состав х . Точки составов дистиллята, собранного во время испарения жидкости, которое вызывает изменение ее состава от х до расположатся между точками и С помощью такого постепенного испарения раствора и удаления дистиллята можно достичь смещения точки состава жидкости практически к началу координат, т. е. добиться получения в колбе почти чистого труднолетучего компонента, освобожденного от низкокипящих примесей. [c.279]

Рассмотрим процесс периодической ректификации, схематически изображенной на рис. V. 17. Предполон им, что колонна, применяемая для разделения бинарной системы, имеет четыре идеальные тарелки, каждую из которых можно уподобить прибору однократного испарения. Тогда при испарении жидкости состава первые порции дистиллята будут иметь состав В результате удаления из колонны первых порций дистиллята жидкость обедняется легколетучим компонентом и точка ее состава сдвигается в направление начала координат [состав жидкости состав сконденсированного пара При даль- [c.282]

Фазовые превращения в бинарной системе могут быть представлены трехмерной диаграммой, координатами которой являются температура, давление и мольная доля. На рис. 4.1 показана подобная диаграмма для бинарной системы в области, где существуют только пар и единственная жидкая фаза. Полная диаграмма для бинарной системы будет включать область равновесия между твердыми и жидкими фазами, а также, возможно, область частичного смешивания двух жидкостей. Правая сторона диаграммы на рис. 4.1 — это просто график зависимости давления пара от температуры для толуола, а левая сторона — такой же график для бензола. Верхняя искривленная поверхность внутри параллелепипеда показывает общее давление пара как функцию температуры и мольной доли толуола в жидкости она обозначена буквой I. Нижняя искривленная поверхность, на которую нанесены пунктирные линии и большая часть которой скрыта, изображает состав пара, равновесного с жидкостью, и обозначается буквой и. Пунктирные линии являются кривыми давления пара для растворов, в которых мольная доля толуола равна 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8. При условиях, соответствующих точкам выше поверхности I, существует только жидкая фаза, а в точках ниже поверхности V — только пар при условиях, соответствующих точкам в области между этими поверхностями, пар и жидкость сосуществуют. [c.107]

Согласно правилу фаз Гиббса, бинарная двухфазная система при закрепленных двух параметрах (температура и давление) является нонвариантной, т. е. жидкой фазе заданного состава отвечает пар с определенной концентрацией компонентов. Поэтому,, имея экспериментальные данные о равновесии жидкость—пар в виде зависимости температуры кипения от состава раствора при постоянном давлении или зависимости общего давления пара от состава раствора при постоянной температуре, можно с помощьк> термодинамических соотношений рассчитать состав пара. [c.108]

Если представить эту зависимость в системе координат давление — температура, то получатся две кривые, отвечающие одному и тому же заданному постоянному составу рассматриваемой бинарной системы, но различным ее фазовым состояниям. Одна кривая отвечает жидкой, а другая паровой фазе того же состава. Если принять во внимание непрерывность состояний жидкости и пара, то обе эти кривые следует рассматривать как две ветви одной и той же кривой постоянного состава. Эта кривая приведена на фиг. 34 и состоит из двух пограничных ветвей, разделяющих области, отвечающие однородным системам того же совокупного состава, что и постоянный состав рассматриваемой бинарной системы. Ветви кривой постоянного состава замыкают область устойчивого существования двухфазных паро-жидких состояний. Вся осталь- [c.132]

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]

Цель работы. Определение температур кипения смесей различного состава (для данной бинарной системы при данном давлении), установление равновесных концентраций паров и жидкостей и построение на основании опытных данных диаграмм температур а—с остав и состав пар а—с остав жидкости. [c.196]

Для графической обработки данных о равновесии между жидкостью и паром в бинарных системах используются различные зависимости. Наиболее употребительны зависимости состав пара — состав жидкости (диаграмма у — х), а также зависимости i — х, у [c.155]

В случае полной взаимной растворимости компонентов система имеет три степени свободы, поэтому можно сделать постоянными, например, температуру, давление и состав жидкости. При этом состав пара, находящегося в равновесии с жидкой фазой, тоже будет постоянным. Изменение парциальных давлений компонентов в парах кипящей тройной смеси для идеального раствора, как и для бинарной смес и, выражается равенствами [c.37]

Выше было показано, что образование азеотропа является следствием отклонения системы от идеальности. Характер зависимости температуры кипения и состава пара от состава жидкости в бинарных системах, имеющих положительный и отрицательный азеотропы, иллюстрируется рис. 24. Жидкость, состав которой находится в области до азеотропной точки, в системах с положительными азеотропами находится в равновесии с паром, содержащим больше (чем раствор) того компонента, концентрация которого принята в качестве независимой переменной. В области концентраций, лежащих за азеотропной точкой, пар относи- [c.102]

Цель работы — определить для данной бинарной системы равновесные концентрации паров и жидкостей при постоянном давлении и при различных температурах и построить на основании опытных данных диаграммы температура — состав и состав пара — состав жидкости. [c.112]

Интегральные испарение и к(ш-денсация. На диаграмме температура— состав для бинарной системы, показанной на рис. 155, точка А отвечает жидкой смеси состава х . При изобарном нагревании этой жидкости она следует по пути АВ (постоянный состав). В точке J образуется первый пузырек пара, состав которого отвечает точке D. (Заметим, что при равновесии сосуществующие фазы должны иметь одинаковую температуру.) Если нагревание продолжается при постоянном составе и пар из системы не удаляется, то достигается точка, подобная точке , в которой система представляет смесь двух фаз (состава F и О). Если продолжается подвод тепла к системе (при постоянном давлении и при постоянном общем составе), то достигается точка N, когда в системе остаются только следы жидкости (точка росы С). Выше точки Н начинается область перегре- [c.662]

Концепция минимума давления аналогична концепции азеотропного давления бинарной системы жидкость—пар. Состав конгруэнтного пара соответствует азеотропной точке (см. Пригожин И. иДефрей Р. Химическая термодинамика, Новосибирск, Наука , 1966). [c.266]

Изучение фазового равновесия жидкость — пар бинарной системы этиленгликоль—диакрилат этиленгликоля с ограниченной взаимной растворимостью компонентов, проводилось по методике [4]. Данная система проявляет положительные отклонения от закона Рауля и относится к I типу систем по классификации В. М.. Платонова. Система азеотропна. Состав и температура кипения азеотропных смесей при 20 мм приведены в табл. 4. [c.88]

Использование смешанных неподвижных жидкостей с целью регулирования степени разделения компонентов сложных смесей. Водяной пар, растворяясь в неподвижной жидкости, образует с ней бинарные системы, состав которых может изменятьоя путем использования, в частности, смешанных элюентов. [c.75]

Путем интегрирования дифференциальных уравнений кривых постоянства относительных летучестей двух компонентов = onst, тройной системы получены уравнения, описывающие на треугольнике Гиббса расположение указанных кривых, выявляемое по данным о равновесных составах жидкости и пара бинарных систем. Состав пара трой- [c.272]

Целью работы является определение равновеап гх составов пара и жидкости при различных температурах и атмосферном давлении и построение диаграммы температура кипения состав для бинарной системы. [c.68]

Если в системе кроме двух паров присутствует иекон-денсирующийся газ, то процессы конденсации усложняются, потому что эвтектический состав на границе раздела и в объеме газа изменяется и становится неодинаковым в результате градиентов концентрации. Кроме того, эвтектический состав на границе раздела может изменяться по длине конденсатора в зависимости от концентрации некон-денсирующегося газа на границе раздела. Пути конденсации и расчетные методы в случае паров несмешивающихся жидкостей при наличии неконденсирующегося газа рассмотрены в п. В. В п. В описаны механизм и корреляции при конденсации эвтектической бинарной смеси паров н II. С — процессы и методы моделирования конденсации бинарной неэвтектической смеси паров. [c.355]

Рост пузыря в бинарной системе. Рост пузыря в однокомпонентной системе ограничен скоростью, с которой теплота может подводиться к границе раздела для обеспечения скрытой теплоты испарения. Однако в бинарной смеси жидкостей подобное ограничение также возникает а результат-е того, что жидкость вблизи границы раздела пузыря обедняется более летучим компонентом 6]. Для продолжения парообразования и роста пузыря более летучий компонент должен 1еперь диффундировать из объема жидкости через область, обедненную им. Это видно из диаграммы, представленной на рнс. 6. Сначала в объеме жидкости содержится массовая доля Хд более летучего компонента, который перегрет иа величину (до точки ) над температурой кипения, соответствующей начальному состану жидкости Т(Хо) (точка О). На границе раздела пузыря массовая концентрация более летучего компонента в жидкой фазе уменьшается до х (точка А), тогда как состав пара в пузыре равен у (точка В). Соответствующее повышение температуры насыщения на поверхности пузыря [7 (л )—Т Ха)] обозначено ДГ. [c.414]

На рис. 1Х-8 показана поверхность температуры насыщенной жидкости для системы метилэтилкетон — м-гептан — толуол, которая разделена линиями постоянной температуры изотермами (сплошные линии). Линии, принадлежащие поверхности температуры Н гидкости ири температурах 88 и 104 С, соединяются стрелками (соединительные линии или конноды) с изотермами соответствующих поверхностей температуры пара. Стрелками соединены точки, выражающие состав жидкости и пара, находящихся в равновесии, и поэтому характеризующие разделение (обогащение), достигаемое на ступени равновесия. Изотермы показывают, что высшая точка поверхности соответствует чистому толуолу, низшая точка — бинарному азеотропу МЭК — гептан. Все остальные точки диаграммы занимают промежуточное положение, поэтому среди них пе существует тройного азеотропа. [c.221]

На рнс. 10.6 изображен один из типов диаграмм температура кипения — состав бинарной жидкой смеси ограниченно растворимых жидкостей при Р = onst. В зависимости от температуры и общего состава смеси в системе может существовать либо одна жидкая фаза (раствор Ж или Жг), либо обе жидкие фазы одновременно. Равновесие жидкости и насыщенного пара при кипении однофазной жидкости характеризуется в этом случае интервалом температур, в котором жидкость и пар изменяют свой состав. Например, жидкость, характеризующаяся точкой I, начинает кипеть при Ti и заканчивает при Т2, при этом состав жидкости изменяется по линии I—2, а состав насыщенного пара по 1 —2. Количество насыщенного пара и равновесной жидкости определяется положением точки суммарного состава смеси по правилу рычага. [c.198]

Если в расслаивающейся бинарной системе имеется гете-роазеотроп, т. е. точка состава пара располагается между точками составов слоев нерастворимых друг в друге жидкостей, то в тройной системе линия составов пара МЦ проходит внутри бинодали (рис. V. 51,а). Если же в бинарной системе с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге точка состав пара лежит вне области расслаивания, то в троГжой системе линия составов пара (/VI) также располагается вне бинодали (рис. У.51,б). [c.327]

Математическое описание процесса зонной очистки. Рассмотрим диаграмму состояния бинарной системы с ограниченной областью твердых растворов. При равновесной кристаллизации из жидкости состава X при температуре выпадают первые кристаллы состава у. При дальнейшем охлаждении состав жидкости будет меняться в направлении, соответствующем аа, а состав кристаллов — в направлении ЬЬ (см. рис. 32). Если кристаллизация происходит в неравновесных условиях, то в сплаве сохраняется неоднородность состава. В реальных условиях при понижении температуры диффузия в кристаллах подавлена. Содержание тугоплавкового компонента оказывается больше в центре кристалла (зерна), а к его периферии уменьшается (ликвация или сегрегация). Можно рассчитать содержание примеси в твердой фазе после однократной зонной перекристаллизации. Для простоты расчетов допускают (приближение Пфаниа), что 1) диффузия в твердой фазе практически отсутствует D,, = 0 2) в расплавленной зоне происходит полное перемешивание D,, = оо 3) величина равновесного коэффициента распределения постоянна А о = onst = k 4) объем материала при плавлении и затвердевании не изменяется 5) можно пренебречь газообменом между твердой фазой, расплавом и паром. Тогда распределение примеси в основном веществе при к < 1 [c.91]

Пар, выделяющийся из кипящей смеси спирта и воды, содержит больщий процент спирта, чем в первоначальной (исходной) жидкости. Для каждой концентрации спирта в жидкости состав пара может быть определен расчетным путем или по кривой равновесия. Данные равновесного состояния системы пар—жидкость бинарной смеси этиловый спирт—вода, полученные [c.33]

Для расчета питательной секции колонны можно взять данные, полученные в примерном расчете отгонной колонны, проведенном по той же бинарной системе н-гептан — эндекан. Согласно полученным при расчете отгонной колонны данным для выбранного режима ее работы при расходе 6% водяного пара на остаток и при условиях внизу колонны р = 760 мм рт. ст., / =120° и x J = 0,02 пары, поднимающиеся с ее последней, третьей по счету тарелки, имеют состав = 0,593, а жидкость, поступающая на тарелку сверху, имеет состав = 0,135 и температуру / = 139°. Условия в питательной секции полной колонны должны подбираться таким образом, чтобы флегма, стекающая в отгонную секцию, имела состав и температуру, отвечающие выбран- [c.422]

Несмотря на то, что разница в точках кипения соответствующих азеотропных смесей может бытк значительно меньше, чем таковая у самих изомеров, этот процесс может быть успешно использован вследствие больхлей растянутости линий жидкость — пар на диаграмме состав—температура для двух азеотропных смесей (рассматриваемых как бинарные системы) по сравнению с бинарной системой, состоящей из двух этих изомеров. В тех случаях, когда требуется очистить небольшие количества вещества в колонне, имеющей емкость и задержку слишком большую, чтобы можно было применить прямую перегонку, может быть использована азеотропная перегонка. В этом случае следует брать вещество, образующее азеотропную смесь, кипящую значительно ниже, чем исходная смесь, чтобы иметь возможность получать азеотропный дистиллат со сколь угодно низкой концентрацией данного соединения. Применяя избыток вещества, образующего азеотропную смесь, можно всю взятую для разделения смесь вывести из колонны в виде дистиллата. Этот метод очистки окажется непригодным, если не будет заметной разницы в точках кипения между азеотропной смесью, образуемой загрязнением, и азеотропной смесью выделяемого соединения. В случае же образования тройной азеотропной смеси,состоящей из основного вещества, загрязнения и вещества, образующего азеотропную смесь, загрязнение может быть удалено ценой потери определенного количества выделяемого соединения. Особые преимущества очистки с помощью азеотропной перегонки проявляются в тех случаях, когда вещество, подлежащее очистке, склонно к полимеризации, разложению или другим реакциям уже при обычной температуре его кипения. Добавление подходящего вещества, образующего азеотропную смесь, служит в этих случаях как средством для снижения температуры кипения, так и в качестве разбавителя данного вещества. [c.92]

Известен ряд нераздельнокипящих бинарных расслаивающихся смесей, состоящих из жидкостей, обладающих ограниченной взаимной растворимостью (см. рис. ХП-6). Такие системы, прн ректификации которых получаемый дистиллят имеет тот же состав, что и пар, равновесный с каждой из двух существующих фаз, называются гетерогенными азеотропными. рмесями, или гетероазеотропами. [c.477]

С целью изучить влияние замещения водорода дейтерием на термодинамические функции смесей и процесса смешения жидкостей, образующих водородные связи, автором, П. Н. Николаевым и 3. Э. Гочалиевым [801, 802] экспериментельно исследованы изотопные сдвиги диаграмм давление пара — состав бинарных жидких систем дейтерохлороформ — ацетон и тяжелая вода — пиридин. Так как имевшиеся в литературе данные о давлении пара смесей обычного хлороформа с ацетоном [803, 804], а также обычной воды с пиридином [805—807] но результатам разных авторов несколько различались, то для точного определения изотонных эффектов в работах [801, 802] изучены также системы с указанными обычными компонентами. [c.236]