Фазовые равновесные соотношения

Равновесные соотношения при фазовых переходах. Для [c.250]

В данной статье описываются графические и аналитические методы расчета концентраций растворителя и ключевых компонентов последовательно, от тарелки к тарелке, для каждого из видов дестилляции. При экстрактивной дестилляции распределение растворителя в колонне определяется тепловым и материальным балансом, как и в аналогичной па процессу абсорбционной установке. При азеотропной дестилляции распределение растворителя по колонне определяется в основном фазовыми равновесными соотношениями между растворителем и ключевыми компонентами. [c.73]

Задача настоящей серии статей состоит в сравнении и анализе разделительных процессов — экстрактивной и азеотропной дестилляции, с особым учетом материального баланса и фазовых равновесных соотношений, определяющих успех разделения. [c.74]

Детальное представление фазовых равновесий в системе Ре—О весьма существенно для дальнейшего обсуждения более сложных поликомпонентных систем, содержащих сили-каты железа. На рис. 42 при- ведены фазовые равновесные соотношения в системе Ре—О в зависимости от температуры и парциального давления кислорода. При иснользовании этой диаграммы следует руководствоваться следующими правилами. [c.62]

Исследование работы ректификационной колонны, при условии принятия гипотезы идеальной тарелки, основывается на использовании трех фундаментальных законов, а именно, сохранения вещества, сохранения энергии и, наконец, второго закона термодинамики. Применение первых двух законов находит свое практическое выражение в составлении основанных на них уравнений материального и теплового баланса. Второй же закон термодинамики является той основой, которая используется при выводе равновесных соотношений фазового сосуществования парожидких систем, устанавливающих предельные глубины процессов массообмена и энергообмена взаимодействующих неравновесных фаз. [c.68]

Далее изучают кинетику химических реакций, скорости процессов массо- и теплопередачи, кинетику фазовых переходов в условиях, близких к условиям эксплуатации объекта, и составляют соответствующие элементарные функциональные операторы. Эти элементарные процессы обычно являются основными источниками нелинейностей результирующего функционального оператора (хи-тческие реакции порядка, отличного от нуля и единицы, нелинейные равновесные соотношения, экспоненциальная зависимость кинетических констант от температуры и т. п.). [c.200]

Действительно, если для полного определения бивариантной двухфазной системы бинарной смеси при заданном общем давлении достаточно знать лишь концентрацию одного из компонентов в одной из фаз, то для полного определения /г-вариант-ной двухфазной системы, состоящей из п компонентов, необходимо знать уже концентрации п—1 компонентов в одной из фаз при заданном общем давлении. В общем случае это означает, что кривая фазового равновесия (изобара) для каждого компонента, находящегося в многокомпонентной смеси, является фупкциейпе только физико-химических свойств (качества) других компонентов, но и их абсолютных концентраций (количества). Этим собственно и отличается многокомпонентная смесь от бинарной смеси, где кривая фазового равновесия (изобара) для каждого из двух компонентов зависит только от физико-химических свойств (качества) другого. Следовательно, каждый компонент такой сложной смеси имеет не одну кривую фазового равновесия, а бесчисленное множество их, в зависимости от содержания других компонентов, что приводит к необходимости располагать многочисленными данными по равновесным соотношениям. Установление этих данных экспериментальным путем требует большого труда даже в случае трехкомпонентных смесей и практически становится невыполнимым если речь идет о смесях с большим числом компонентов. Более того, как уже говорилось выше, такой путь изучения равновесных соотношений здесь даже исключается, потому что данные, экспериментально установленные при каком-либо одном режиме для заданного разделения смеси, не могут быть использованы существующими методами для проведения расчетов при изменении хотя бы одного из условий этого режима для того же самого разделения смеси, например, при изменении флегмового числа. Проведение расчетов существующими методами становится возможным только в случае идеальной смеси, в которой летучесть каждого компонента пропорциональна абсолютной мольной доле этого компонента при любой температуре и любом давлении [481. Такие идеальные многокомпонентные смеси состоят обычно из химически родственных компонентов (например, смеси углеводородов в нефтяной или коксо-беизольной промышленности и т. д.) и равновесные соотношения для каждого компонента этой смеси в системе пар-— жидкость описываются достаточно точно уравнением [c.78]

Такое реальное и вместе с тем простое представление позволяет при исследованиях процесса ректификации многокомпонентных смесей правильно пспользовать научные достижения в области ректификации бинарных смесей. Для этого достаточно определить кривые фазового равновесия разделяемых пар компонентов в реальных условиях процесса ректификации многокомпонентной смеси. Тем самым будет отображено влияние всех присутствующих компонентов на равновесные соотношения каждой разделяемой пары. Такие кривые фазового равновесия, выраженные пе в абсолютных , а в относительных [c.75]

В дальнейшем при изображении равновесных соотношений между фазами с помощью фазовых диаграмм будут использо- [c.20]

Фазовые диаграммы. Равновесные соотношения в процессе кристаллизации непосредственно связаны с данными по растворимости, на основании которых строят фазовые диаграммы. Эти данные приводят обычно в относительных массовых единицах, учитывающих отношение массы безводного вещества к массе растворителя. При наличии кристаллизационной воды указывают также состав кристалла. [c.583]

Факторы интенсивности часто объединяют под общим названием обобщенных сил [148, 149]. К этим факторам относят магнитную индукцию, поверхностное натяжение, электродвижущую силу, давление, химический потенциал и др. Действие обобщенных сил на гетерогенную систему в общем случае может привести к изменению равновесных соотношений, т. е. к изменению в диаграмме фазового равновесия жидкость — пар. В связи с этим, число методов, которыми можно достичь желаемых изменений в фазовом равновесии, может быть значительно расширено. Наиболее изучено действие на фазовые равновесия давления, проявление которого ощутимо в том случае, когда одна из фаз является паровой [150]. Повышение или понижение [c.187]

Для воспроизведения фазовых равновесий в бинарных составляющих и моделирования равновесных соотношений в исследуемой трех- [c.73]

Математическое описание равновесных соотношений жидкость — пар тройной смеси выполнено по уравнению Вильсона [11]. Необходимые для расчета параметры бинарного взаимодействия компонентов получены обработкой экспериментальных данных по фазовому равновесию в бинарных составляющих. [c.104]

Переход его в кристаллическое состояние происходит непрерывно, но равновесное соотношение фаз наступает очень медленно. Этот переход связан с увеличением плотности. На рис. 81 показана зависимость удельного веса полиэтилена от теМ пературы и, косвенно, — от содержания в нем кристаллической фазы Увеличение плотности с изменением фазовой структуры приводит [c.181]

Равновесные соотношения можно представить графически в виде зависимости давления Р от температуры Т. Область существования двухвариантных систем изображается на фазовой диаграмме некоторой площадью, т. е. давление р и температуру Т можно менять в широких пределах без изменения фаз. Одновариантные системы характеризуются линиями, которые разграничивают области существования двух фаз. В этом случае может изменяться в широких пределах один параметр, например температура, а давление при этом определяется однозначно. Наконец, у безвариантной системы совершенно не существует свободы выбора. При этом три области существования фаз соприкасаются друг с другом в одной точке, которая определяется однозначно давлением и температурой. [c.128]

На предлагаемых графиках Р — Т — N приняты те же переменные, что и на графиках фирмы Келлог, однако они представлены для каждого углеводорода всего на двух графиках. Интерполяции данных ио температуре, давлению и составу фаз являются непрерывными для широкой области переменных. Обобщенная зависимость представлена в виде двух номограмм, которые дают средние зачения К как функции давления и температуры. Значения коэффициентов распределения, определяемые по номограмме, являются достаточно точными для предварительной оценки состава фаз и мольного отношения жидкой и паровой фаз, а также для последующего применения полученных составов фаз для расчетов равновесных данных по графикам Р — Т — N. Одновременное использование этих двух видов графиков приводит к достаточно точному и относительно быстрому способу расчета фазовых равновесных соотношений. [c.121]

Для определения значений Кг чаш,е пользуются номограммами КОАА, так как они носят более универсальный характер и приводят к менее трудоемким расчетам фазовых равновесных соотношений. Оценка давления сходимости систем, необходимая при применении этих номограмм, проводится методами, изложенными в атласе номограмм [8]. После выхода атласа опубликован более точный метод оценки давления сходимости систем [9]. [c.23]

Согласно стратегии системного анализа, в К. вначале анализируется гидродинамич. часть общего технол. оператора-основа будущей модели. Эта часть оператора характеризует поведение т. наз. холодного объекта (напр., хим. реактора), т.е. объекта, в к-ром отсутствуют физ.-хим. превращения. Вначале анализируется структура потоков в объекте и ее влияние на процессы переноса и перемешивания компонентов потока. Изучаемые иа данном этапе закономерности, как правило, линейны и описываются линейными дифференц. ур-ниями. Результаты анализа представляются обычно в виде системы дифференц. ур-ний с найденными значениями их параметров. Иногда для описания процессов не удается использовать мат. аппарат детерминированных (изменяющихся непрерывно по вполне определенным законам) ур-ний. В таких случаях применяют статистико-веро-ятностное (стохастич.) описание в виде нек-рых ф-ций распределения св-в процесса (ф-ции распределения частиц в-в по размерам, плотности и др., напр, при псевдоожижеяии ф-ции распределения элементов потока по временам пребывания в аппаратах при диффузии или теплопереносе и т. д. см. также Трассёра метод). Далее анализируется кинетика хим. р-ций и фазовых переходов в условиях, близких к существующим условиям эксплуатации объекта, а также скорости массо- и теплопередачи и составляются соответствующие элементарные функциональные операторы. Кинетич. закономерности хим. превращений, массообмена и фазовых переходов обычно служат осн. источниками нелинейности (р-ции порядка, отличного от нуля и единицы, нелинейные равновесные соотношения, экспоненциальная зависимость кннетич. констант от т-ры и т. п.) в ур-ниях мат описания объекта моделирования. [c.378]

Для иллюстрации равновесных соотношений в азеотронных смесях на рис. 3 и 4 представлены изобарные кривые фазового равновесия жидкость — пар , соответствующре второму закону Гиббса — Коновалова. По этому закону равновесный состав паровой и жидкой фаз в азеотропцых точках одинаков. Следовательно, в азеотронных точках кривые фазового равновесия пересекают диагональ, причем кривая на рис. 3 соответствует бинарной смеси с минимумом температуры кипения (например, этанол — вода ), а кривая на рис. 4 — бинарной смеси с максимумом температуры кипения (например, хлористый водород — вода ). [c.11]

Расчет процесса ректификации гомогенных бинарных смесей был впервые разработан Сорелем [9,10] в 189Я—1899 гг. Этот исследователь построил свой метод на использовании равновесных соотношений (кривых фазового равновесия) и уравнений материального и теплового балансов для определения состава жидкости и пара на каждой тарелке. Упомянутый способ, названный по имени своего автора ступенчатым методом Со-реля, получил всеобщее признание и долгое время был единственным методом для определения числа теоретических ступеней (тарелок) процесса ректификации. Основным его недос [c.14]

В самом деле, допустим, что в нашем распоряжении имеется конкретный и исчерпывающий экспериментальный материал по равновесным соотношениям какой-либо неидеальной многокомпонентной смеси, полученный непосредственно в процессе ее ректификации при заданном разделении. Так, допустим, что при некотором постоянном флегмовом числе Я, обеспечивающем заданное разделение (например, отделение компонентов А и В от С, Х) и , расположенных в порядке уменьшающейся летучести), с каждой тарелки работающей ректификационной колонны были отобраны пробы жидкости и определены составы их и равновесных им паров. Будет ли теперь такой исчерпывающий (с каждой тарелки) и конкретный (для заданного разделения смеси определенного состава) экспериментальный материал достаточен для расчета существующим ступенчатым методом числа тарелок при некотором другом значении флегмового числа и при том же заданном разделении По-видимому, ответ будет отрицательным,так как при ступен-чат л. методе расчета, т. е. при обязательном определении составов на каждой тарелке, необходимо знать уже другие составы на тарелках жидкостей и равновесных им паров, соответствующие новому значению флегмового числа. Собранный прежде экспериментальный материал уже не может быть использован для нового расчета. Если же задаться целью экспериментально изучить в полном объеме фазовое равновесие той или иной многокомпонентной смеси, то, по-видимому, это пока еще едва ли возможно. Достаточно указать, что для текого изучения трехкомпонентной смеси (треугольник равновесия) необходимо выполнить уже не менее нескольких сот определений, для четырехкомпонентной смеси их потребуется сделать несколько тысяч и т. д. [c.73]

Следовательно, найденные описанным выше экспериментальным путем (отбор проб жидкости но высоте работающей колонны с последующим определением их составов и равновесных им паров) кривые фазового равновесия разделяемых пар будут действительны не только для того режима, при котором проводился опыт, но и для любого другого режима, т. е. при всяком изменении флегмового числа или числа тарелок в колонне и т. п., разумеется, в пределах того же самого заданного разделения. Именно только для данного разделения смеси, повторение опыта при любом другом измененном режиме ириве-дет к определению хотя и иных уже точек, но таких, которые будут ложиться соответственно на те же кривые фазового равновесия разделяемых пар, полученные в первоначальном опыте. Только при другом заданном разделении соотношения между концентрациями компонентов на тарелках колонны могут,, более или менее, резко изменяться. Вследствие этого влияние присутствующих компонентов на равновесные соотношения одноименных разделяемых пар может быть уже в какой-то степени другим и, следовательно, кривые фазового равновесия для этих пар, в общем, могут оказаться также несколько иными [c.101]

Кроме перечисленных основных требований к разделяющим агентам и экстрагентам, весьма существенна степень чистоты конечных продуктов, получаемых по проектируемой технологической схеме. Чистота является одним из основных требований, предъявляемых к мономерам и другим полупродуктам, причем важен не только количественный, но и качественный состав примесей. Ряд примесей, содержащихся в полупродуктах в ничтожных долях, могут, например, оказаться сильнейшими ядами для последующих каталитических процессов или резко ухудшать качество полимера, получаемого в процессе полимеризации. Может случиться, что введенный на определенной стадии технологического процесса разделяющий агент или экстрагент окажет, даже в виде незначительных примесей, нежелательное действие на последующих стадиях. Сказанное выше нельзя понимать таким образом, что применения экстрактивной и азеотропной ректификации и экстракции следует по возможности избегать. Эти методы в настоящее время интенсивно развиваются и весьма перспективны. Они имеют бо.льшое практическое значение и с успехом используются в промышленности, однако все же являются не единственно возможными методами разделения азеотропных смесей. Добавление в разделяемую смесь нового вещества в жидком или твердом состоянии является лишь средством, в результате которого достигаются желательные изменения диаграммы фазового равновесия. И если изменение равновесных соотношений является обязательным условием разделения азеотропных смесей, то средства осуществления такого изменения не исчерпываются только введением в исходный раствор новых веществ. [c.187]

Поэтому в качестве первичного прибора для изучения разделения неидеально многокомпонентной смеси предлагается пилотная ректификационная колонна, с тарелок которой одновременно. могут быть отобраны пробы жидкости. Зате.м в приборе фазового равновесия определяется состав паровых фаз, равновесных отобранным пробам жидкости. Таким путем пр 1 установившемся режиме могут быть определены кривые фазового равновесия. Вместо тысяч определений фазовых равновесий (при обычном подходе к этому вопросу) при использованш предлагаемого способа достаточно ограничиться лишь нескольк 1мн (5—10) направленными определениями, чтобы охарактеризовать равновесные соотношения в неидеальной много-компонентно " смеси. [c.59]

В. Г. Фастовский и Н. В. Петровски [57] указывали, что в методе определяющих пар не учитывается влияние остальных присутствующих компонентов на равновесные соотношения рассматриваемой пары. Но С. В. Львов [13] отмечает, что, поскольку реальный изобарический процесс ректификации протекает при переменной температуре, влияние остальных компонентов на кривую фазового равновесия любой разделяемой пары сводится лишь к установлению определенного перепада температур по высоте колонны. Поэтому уже по значению относительной летучести легко можно найти, по-видимому, незначительную количественную поправку, которая даст возможность рассматривать любую разделяем ю пару компонентов идеалыюх многокомпонентной смеси как идеальную бинарную смесь [13]. [c.60]

Равновесное соотношение между содержанием определенного котшонента а в газовой фазе и в жидкой фазе при конденсации характеризуется константой фазового равновесия Ка [c.162]

Фракционированная конденсация может осуществляться способами при моточной и противоточной конденсации. Расчет этих процессов проводят, пользуясь константами фазового равновесия К. оторые при данных температл ре и давлении характеризуют равновесное соотношение определенного ком по-иента а в газовой фазе Йд и в жидкой фазе Ха- [c.167]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология