Равновесие в процессе дистилляции

Дистилляция. При дистилляции массопередача заключается 3 переносе молекул вещества из жидкости в виде пара с последующей его конденсацией. Движущая сила процесса стремится переместить легкие компоненты жидкости в паровую фазу, а тяжелые компоненты пара—в жидкую (предполагается, что химическая реакция не протекает). Таким образом, диффузия идет в двух противоположных направлениях. Поскольку скорости массопередачи в обоих направлениях должны быть равны, то равновесие процесса дистилляции является динамическим. Однако равновесие может нарушаться вследствие изменения состава среды, давления пара и притока тепла. [c.244]

Равновесие процессов дистилляции можно характеризовать также законами акад. Д. П. Коновалова, сформулированными около 100 лет тому назад. [c.343]

Наличие равновесия между разбавленной и плотной фазами псевдоожиженного слоя позволило применить процессы дистилляции и ректификации для разделения смесей сыпучих материалов по размерам и плотностям твердых частиц. На рис. XI-8 представлены кривые дистилляции бензинов и разделе- [c.486]

Расчет равновесия в процессе дистилляции........... . 415 [c.372]

Так как процессы дистилляции обычно проводятся при постоянном давлении, то представляет интерес изобара равновесия. Располагая рядом изотерм, можно определить температуру кипения раствора при определенном давлении Р и составы раствора и пара [c.412]

Во время дистилляции аммиачной воды происходит разделение начального раствора (/ ) на жидкость (2) и пар (5). Эти фазы могут быть в относительном равновесии (в случае применения ректификации разделение было бы более полным). Составы фракции равны Ко и (рис. У-101). Тепло, которое подводится для проведения процесса дистилляции на 1 моль начального раствора (Сг. п/ 5), соответствует отрезку Г — А. Тепло на 1 моль дистиллята Ос.п10) изображается отрезком 5 — В. Температура греющего пара определяет давление Рг- [c.450]

Теория теоретических тарелок. В этом случае стационарную фазу делят на отдельные отрезки — ступени разделения. Отрезок определяется таким образом, что в нем устанавливается состояние полного равновесия между фазами. По аналогии с процессом дистилляции для таких ступеней введено название теоретических тарелок (ТТ). В современной литературе применяют термин ступени разделения, который связан с фракционным распределением. При условии, что установление равновесия происходит мгновенно, функция сорбции линейна, температура в области стационарной фазы и скорость подвижной фазы постоянны и явлением диффузии можно пренебречь, выводят математические соотношения между временем удерживания, коэффициентом сорбции, числом ступеней разделения, длиной слоя сорбента для разделения и т. д. Из данных хроматографического анализа поэтому можно рассчитать число теоретических тарелок для данного процесса разделения или коэффициент сорбции [11]. [c.347]

Теория эквивалентных тарелок — это общее описание многостадийных процессов. При описании хроматографического процесса, по аналогии с процессами дистилляции, колонка разбивается на ряд последовательных ступеней — тарелок—, через которые подвижная фаза проходит прерывными порциями. Принимают, что за время каждого такого толчка на тарелках устанавливается равновесие между неподвижной фазой и всеми компонентами подвиж- [c.25]

Экспериментальные данные по фазовому равновесию жидкость-пар являются наиболее доступной и надежной базой для получения моделей парожидкостного равновесия и дальнейшего расчета на их основе технологических процессов дистилляции и ректификации. [c.108]

Для процессов дистилляции и ректификации, протекающих ь изобарных условиях, типичны задачи расчета парожидкостного равновесия при заданной величине общего давления. Две такие задачи сформулированы в (VH.1). Возникают и другие. Так, иногда необходимо описать фазовое превращение в закрытой [c.167]

Ранее было принято, что технологический расчет процессов перегонки бинарных смесей ведется на базе НКК. Направленный перенос НКК из жидкой фазы в паровую реализуется, когда равновесная концентрация превышает рабочую (сопряженную). Поэтому рабочая область процессов дистилляции и ректификации располагается ниже кривой равновесия. Но концентрация НКК в паровой смеси больше, чем в жидкой поэтому одновременно рабочая область — выше диагонали. [c.979]

Наличие равновесия между разбавленной и плотной фазами псевдоожиженного слоя указывает на возможность применения процессов дистилляции и ректификации для разделения смесей сыпучего материала по размерам частиц [103, 118] или их удельным весам [118, 422]. Простейшим видом дистилляции является разделение смесей зернистых материалов путем выдува мелких фракций, часто используемое на практике. [c.381]

Монография представляет собой оригинальный труд, отражающий современные представления о процессах дистилляции н ректификации и фазовых равновесиях в многокомпонентных системах. [c.2]

Процессы открытого испарения являются одним из важных примеров открытых фазовых процессов. Как известно [3], открытые фазовые процессы представля ют собой равновесные процессы фазового превращения, при которых образующаяся фаза непрерывно удаляется из сферы превращения. Теория процессов открытого испарения служит основой для понимания процессов дистилляции многокомпонентных растворов. Кроме того, она дает удобный метод исследования закономерностей фазового равновесия жидкость — пар и связана с изучением процессов ректификации. [c.23]

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]

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]

В основе кристаллизационных методов разделения смесей лежит различие в составах жидкостей (расплав или раствор) и образующейся из нее твердой фазы (кристаллы). Это различие максимально, когда жидкая и твердая фазы находятся в термодинамическом равновесии. Часто оно оказывается существенно выше, чем различие в составах той же жидкости (расплав) и равновесного с ней пара. В таких случаях кристаллизационные методы очистки являются в принципе более предпочтительными, чем дистилляционные. К достоинства.м кристаллизационных методов следует отнести более низкую температуру процесса кристаллизации по сравнению с температурой процесса дистилляции. Это особенно важно при очистке термонестойких веществ и для снижения загрязняющего действия материала аппаратуры. Преимуществом кристаллизационных методов очистки является также то, что они требуют меньших затрат энергии, чем дистилляционные методы, так как теплота плавления вещества существенно ниже теплоты его испарения. [c.104]

В общем случае формула (IV, 18), разумеется, может не приводить к однозначным выводам и тогда ее роль заключается в определении возможных типов диаграмм в п-компонентной системе при заданных диаграммах в системах с меньшим числом компонентов. При этом в конкретных случаях для отбора наиболее вероятных диаграмм из числа термодинамически возможных могут быть использованы нетермодинамические ограничения, касающиеся характера межмолекулярного взаимодействия компонентов или предполагающие тот или иной вид зависимости термодинамических функций от состава раствора и т. п. Рассмотрение перечисленных вопросов позволяет рационально подойти к исследованию фазового равновесия в системах с большим числом компонентов и выяснить возможные варианты проведения процессов дистилляции и ректификации. [c.88]

Расчет процессов дистилляции основывается на использовании уравнений материального и теплового балансов и фазового равновесия. Если количество или расход разделяемой смеси а содержание произвольного компонента в ней ( =1,2,. .., п, где п — число компонентов в смеси), то условие материального баланса в дифференциальной форме выражается соотношением [c.539]

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]

В уравнении (V. 226) Уг, н-1 — состав пара, находящегося в равновесии с жидкостью состава Хг, й 1. По уравнению (V. 226) в сочетании с уравнением (V. 222) рассчитывается изменение состава жидкости в процессе дистилляции. Средний состав дистиллята определяется по формуле [c.542]

Процесс дистилляции можно проводить, употребляя вместо перегретого водяного пара инертный газ. Все вышесказанное о равновесии в системе с перегретым водяным паром будет действительно и в системе с инертным газом. Однако поверхность, которая характеризует равновесие, не будет ограничена разностью между общим давлением и давлением насыщенного водяного пара (рис. 14), так как отсутствует линия 4 — 5, ограничивающая снизу поверхность равновесия 1 — 2 — 5 — 4, из-за отсутствия в рассматриваемой области точки росы и давления насыщения. Отсутствие линии 4—5 в этом случае следует и из правила фаз Гиббса, так как отсутствие одной жидкой фазы увеличивает число степеней свободы. Из-за отсутствия линии 4 — 5 при дистилляции в токе [c.33]

Все рассмотренные до сих пор методы расчета простой дистилляции базировались на уравнениях материального баланса и кривых равновесия фаз. Применение этих методов удобно, но недостаточно точно. Они не раскрывают изменения других важных факторов, характеризующих процесс дистилляции и, в частности, тепловых явлений. [c.53]

Расчет равновесия в процессе дистилляции...............415 [c.372]

Расчет равновесия в процессе дистилляции [c.415]

Тр Основой для определения трудностей разделения смесей в процессах дистилляции или ректификации являются фазовые равновесия пар — жидкость (см. ФХ 4.2.3.1) кривые равновесия абсцисса х—мольная доля низкокипящих компонентов в жидкости, ордината у — мольная доля низкокипящих компонентов в паре. [c.525]

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]

Можно надеяться, что данные о равновесии газ — газ будут широко использованы в технологии, как теперь используют при осуществлении процессов дистилляции, ректификации и других процессов данные о равновесии жидкость — жидкость и жидкость — газ. [c.160]

Следовательно, для расчета процесса дистилляции л-компонент-ной смеси имеется одно уравнение материального баланса (1.3а), п — 1 уравнений (1.36) ил — 1 уравнений (1.2), которые в сочетании СП-— 1 уравнениями равновесия дают возможность определить 2п — 1 неизвестных величин. Таким образом, для расчета процесса дистилляции л-компонентной смеси необходимо решить систему 2л — 1 уравнений, из которых л уравнений алгебраические и л — 1 интегральные. Аналитическое решение такой задачи чрезвычайно затруднительно. Поэтому целесообразно выполнять расчет численными методами. [c.13]

Расчет процессов дистилляции в пленочных аппаратах. Особенностями процессов пленочной дистилляции являются изменение состава пленки жидкости по длине и связанное с этим изменение состава образующегося пара, причем проходящие через произвольное сечение аппарата жидкость и пар не находятся в равновесии. Поэтому процесс дистилляции осложнен массообменом между жидкостью и паром. Скорость массообмена и соответственно его влияние на результаты процесса определяются гидродинамической обстановкой — скоростями и направлением относительного движения фаз. При нисходящем прямоточном движении жидкой и паровой фаз, а также при противотоке пара и жидкости обычно [c.15]

Энтальпийная диаграмма равновесия. Если в процессах дистилляции происходит разделение смеси с сильно отличающимися теплотами испарения отдельных компонентов или наблюдается тепловой эффект смешения компонентов, для расчетов испол ьзуется энтал ьпн йная диа- [c.35]

Технологическая схема периодического процесса. Схема показана на рис. 12.12. В дистилляционный куб 1 с теплообменным устройством (кипятильником) заливается исходная бинарная смесь в количестве молей с начальной концентрацией НКК Хн при температуре о. Через теплообменную поверхность подводится теплота Сначала жидкость, как видйо из рис. 12.13, нагревается до начальной температуры кипения (стадия нагрева без изменения агрегатного состояния), а затем происходит испарение части жидкости с понижением в ней концентрации НКК и повышением температуры кипения (стадия дистилляции). Образующиеся пары отводятся из дистилляционного куба немедленно — в момент их образования. Пары поступают в конденсатор-холодильник 2, после которого в виде жидкого дистиллята собираются в приемнике 3. В конце стадии дистилляции количество оставшейся в кубе жидкости равно Ьк, концентрация НКК в ней — х , а конечная температура кипения — 4 концентрация НКК в дистилляте составляет Хд, а количество последнего — П. Постепенному изменению концентрации НКК X в кубовой жидкости сопутствует изменение его концентрации у в паровой фазе. Идеализируя процесс дистилляции, будем считать, что в каждый момент стадии дистилляции текущие концентрации НКК в жцдкой и паровой фазах равновесны. Такое допущение отвечает медленной дистилляции или очень большой поверхности контакта паровой и жидкой фаз — тогда успевает установиться межфазное равновесие, и массообмен происходит в условиях потоковой задачи. [c.990]

Как было показано выше, жидкость и пар, находящиеся в равновесии, имеют, как правило, разный состав. При этом в паровую фазу при выкипании жидкости в большей мере переходит низко-кипящий компонент и, наоборот, при конденсации пара в жидкую фазу переходит преимущественно высококипящий компонент. Различие составов паровой и жидкой фаз позволяет при частичном испарении жидкости с последующей конденсацией пара получить жидкую смесь, обогащенную ннзкокипящим компонентом. Эта возможность обогащения смеси одним из компонентов реализуется практически в процессах дистилляции и ректификации. [c.23]

Обсудим сформулированные вопросы с учетом результатов работ [3, 24, 25, 29, 53, 55, 56]. При этом наметим следующий план. Будем связывать тем или иным способом класс многокомпонентных систем с числом азеотропов [56], имеющихся на диаграмме состояния. Помимо того, введем понятие о типе диаграммы состояния [3, 25], характеризуя его набором чисел особых точек каждого из возможных видов. При таком подходе число азеотропов играет роль удобного внешнего признака, выделяющего сравнительно небольшое число типов диаграмм. Числа же особых точек с учетом их типа позволяют охарактеризовать диаграмму состояния в отношении ее структуры, причем исследование и классификация диаграмм оказываются тесно связанными с термодинамико-топологическими структурными закономерностями, рассмотренными ранее. В то же время классификация диаграмм по характеру и числу особых точек обусловлена тем, что особые точки определяют качественный вид диаграммы фазового равновесия и характер протекания процессов дистилляции и ректификации. [c.92]

При расчете процесса дистилляции п-компонентной смеси обычно бывает задано распределение одного или нескольких целевых компонентов между дистиллятом и кубовым остатком или задается относительное количество отгоняемого дистиллята niW . В общем случае имеется 2п — 1 неизвестных п — 1 значений лГгд, п— 1 значений Хщ и (или П). Для их определения используется одно уравнение материального баланса (V.220а), п—1 уравнений (V. 2206) ил—1 уравнений (V. 221) в сочетании с п—1 уравнениями равновесия (V. 222). Следовательно, для расчета [c.541]

Распределение компонентов между жидкой и паровой фазами определяется законами равновесия в соответствии с различными физико-химическими свойствами жидкой смеси. Законы равновесия являются основой для анализа возможностей практического оформления установок для разделения жпдки.х смесей. Оип определяют статику процесса дистилляции. [c.6]

При дистилляции с перегретым водяным паром при общем давлении Pi область возможного проведения процесса находится на поверхности равновесного давления DFE бинарной системы А -Ь В (рис. 14) между кривыми 1 — 2, отвечающих бинарной системе, 4 — 5, отвечающих системе с насыщенным водяным паром. Линия, характеризующая действительный ход процесса, может быть различной формы и зависит от давления перегретого пара в системе. Например, можно провести процесс при постоянном парциальном давлении перегретого водяного пара. В таком случае линией равновесия будет линия, характеризующая ход процесса, находящаяся на поверхности равновесия бинарной системы DFE и являющаяся эквидистанционной от поверхности общего давления Pi. Поэтому процесс дистилляции с перегретым водяным паром при постоянном парциальном давлении водяного пара идентичен процессу дистилляции без употребления водяного пара при общем давлении P — pz- [c.33]

Комбинированное использовяние влияния общего и парциального давления перегретого водяного пара дает возможность проводить процесс дистилляции смесей, образующих при обычной дистилляции азеотроп, без возникновения азеотропной точки. Для этого необходимо и достаточно провести на поверхности равновесия бинарной системы линию, соединяющую начальную и конечную концентрацию таким образом, чтобы по всей длине линии dtldx и dPjdx не меняли знака. При соблюдении условий, обеспечивающих ход процесса по выбранной линии, возможно разделение смеси без возникновения азеотропной точки. [c.34]

На рис. 56 графически изображен рабочий процесс дистилляции с газом в трубе Вентури. Отрезком 00 обозначена линия равновесных концентраций, отрезком СВ линия рабочих концентраций. Как видно на схеме, коэффициенту г соответствует соотношение СВ1СА. При равновесии СВ = СА. [c.155]

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]

Уравнения фактора разделения. Постоянный фактор разделения (или, иначе, параметр равновесия) вводится для характеристики нелинейной адсорбции или ионообмена по аналогии с относительной летучестью, используемой в процессе дистилляции бинарных систем. В случае адсорбции фактор разделения / может быть определен как постоянная величина, если для процесса [c.536]