Смеси равновесие между жидкостью к паром

Правило рычага. При расчетах фазовых равновесий необходимо определять, каким будет количество компонента в каждой из равновесных фаз при заданном общем составе. Для решения этих и других подобных задач (в том числе и задач, относящихся не только к фазовым равновесиям) удобно пользоваться правилом рычага и диаграммой. При равновесии жидкость — пар в двойной системе необходимо (рис. 87) определять количественное соотношение между жидкостью и паром при различных температурах. Рассмотрим исходную жидкую смесь состава Xq по компоненту В при Хо — содержание компонента В в паре Хт — содержание компонента В в жидкости. Пусть исходная жидкая смесь состоит из т моль обоих компонентов. Через у обозначим количество образовавшегося пара, через пг—у — количество оставшейся жидкости, через Хо — общее количество компонента В в исходной смеси х — молярная доля). Составим материальный баланс по компоненту В [c.198]

Перегонкой с однократным, или равновесным, испарением называется такой способ перегонки, при котором перегоняемая смесь нагревается до определенной конечной температуры, по достижении которой образовавшиеся паровая и жидкая фазы, находящиеся в состоянии равновесия и имеющие одинаковую температуру, разделяются в один прием (однократно) на пар и жидкость. Температурой однократного испарения (ОИ) называется температура жидкости и паров в эвапораторе после того, как испарение закончилось, пары отделились от жидкости и практически установилось состояние равновесия между жидкостью и паром. Перегонка с однократным испарением — непрерывный процесс, протекающий в условиях равновесия между паровой и жидкой фазами. Непрерывность обеспечивается питанием системы сырьем постоянного состава с постоянной скоростью при непрерывном отводе образующихся паров и жидкого остатка. [c.64]

Для эффективного разделения азеотропных смесей используют метод введения в разделяемую смесь добавочного компонента, так называемого разделяющего агента, обладающего избирательным действием. Добавление такого агента повышает летучесть НК, что облегчает разделение смеси. Подбирая различные разделяющие агенты и их концентрацию, можно в желаемом направлении изменять равновесие между жидкостью и паром для перерабатываемой смеси. [c.44]

Анализ этих уравнений показывает, что в общем случае нельзя сделать однозначного вывода о характере влияния температуры на состав одной из сосуществующих фаз при закрепленном составе сопряженной фазы. Так, в случае систем с конденсированными фазами для этого необходимо знать, какой фактор—калорический или объемный — играет определяющую роль. Однако в случае равновесия между жидкостью и паром, рассматривая последний как смесь идеальных газов, уравнениям (IX.140) и (IX.141) можно придать намного более простую форму. [c.235]

В идеальной колонке на каждой тарелке должно устанавливаться равновесие между жидкостью и паровой фазой. В этом случае, применяя для оценки работы колонки графический метод, можно охарактеризовать процессы, протекающие на отдельных тарелках, при помощи кривых равновесных состояний жидкость — пар рассматриваемой бинарной смеси (см. рис. 233). Пусть смесь в перегонной колбе имеет состав х, а пар, поступающий на первую тарелку,— состав у. Если колонка работает идеально, то тот же состав у должна иметь и флегма, стекающая с первой тарелки [c.219]

Наиболее надежные результаты определения парожидкостного равновесия в системах, содержащих формальдегид, по всей видимости, получаются с применением так называемого статического метода, когда исследуемая смесь при всех условиях находится под давлением своих неконденсируемых насыщенных паров, но не кипит. Дополнительный массообмен между жидкостью и паром осуществляется путем применения механических перемешивающих устройств. В последние годы распространение получил прибор, известный под названием изотенископа [291]. Конструкция прибора удобна для отбора проб паровой фазы, для последующего анализа методом газожидкостной хроматографии. Для получения данных при повышенном давлении применяются термостатированные бомбы, снабженные чувствительными манометрами. Статическим методом было изучено изотермическое равновесие между жидкостью и паром в системе формальдегид — вода при температурах от 40 до 90 °С [292], а так-же 110—200 °С. В лаборатории автора были определены также температуры кипения смесей [c.141]

Если принять, ЧТО В перегонном кубе достигается равновесие между жидкостью и паром, то правая часть уравнения (У-34) может быть определена графическим построением отношения 1 у — х) в зависимости от х и измерением площади под кривой в пределах 1 и х. Когда относительная летучесть а постоянна и смесь, подлежащая дистилляции, состоит только из двух компонентов, подстановка уравнения (У-5) в уравнение (У-34) позволяет провести непосредственное интегрирование [c.338]

Метод ректификации был и остается важнейшим практическим способом разделения смесей органических жидкостей. Современные ректификационные агрегаты, содержащие в одном блоке сотни тарелок, обеспечивают возможность четкого разделения веществ с разницей температур кипения в несколько градусов. Весьма эффективным оказывается применение метода ректификации и к разделению технических смесей углеводородов Св- Однако некоторые углеводороды рассматриваемого типа образуют друг с другом азеотропные смеси. Кроме того, температуры кипения некоторых углеводородов на- столь близки, что разделение их путем обычной ректификации требует очень высоких энергетических затрат. Поэтому требовалось проведение тщательных исследований фазовых равновесий в системах, образованных углеводородами С5, а также экспериментальная проверка возможности ректификационного разделения смесей различного состава. Данные о равновесии между жидкостью и паром в сме-, сях углеводородов С5 приведены в работах [1—8]. [c.219]

Соответственно с этим изменяются и условия равновесия между жидкостью и паром. На рис. 99 показан характер кривых равновесия, выраженных в относительных концентрациях компонентов, для случая, когда исходная смесь является бинарной. [c.267]

Для исследования равновесия между жидкостью и паром под давлением в системах, компоненты которых при обычных условиях находятся в газообразном состоянии, получил распространение метод, основанный на определении точек росы и кипения. По этому методу газовая смесь известного состава подается под [c.33]

Раствор гидроокиси аммония доводится до концентрации в 20—25%, что соответствует удельному весу 0,910. Оба раствора проходят через измерительные приборы и поступают затем в насос высокого давления 6, снабженный смесительными приспособлениями. Скорость поступления обоих растворов регулируется таким образом, чтобы соотношение количеств гипохлорита натрия и аммиака составляло I—2. Насос нагнетает реакционную смесь под давлением 40—50 атм. в реакционную колонку 7. нагреваемую до 180°. В колонке смесь находится в течение нескольких секунд, после чего раствор поступает в выпарной аппарат 8, и давление над раствором снижается до атмосферного. Пары, выделяющиеся из выпарного аппарата, и остаточная жидкость направляются в колонку с насадкой 9, при протекании через которую достигается термодинамическое равновесие между жидкостью и паром. Эта колонка с насадкой 9 снизу присоединена к выпарному аппарату 8. Пары, выходящие из нижней части колонки 9, подвергаются ректификации во второй колонке с насадкой 10, где они промываются аммиачной водой во избежание потерь гидразина. Полученный раствор вместе с жидкостью из первой колонки поступает в разделительную ко- [c.128]

Наиболее полно методы описания неидеальности растворов, разработаны применительно к описанию равновесия между жидкостью и паром [161—164], что необходимо для расчета процесса ректификации. Причем большинство моделей относится к случаю, когда жидкая фаза представляет собой смесь неэлектролитов. В последнее десятилетие модели неидеальности жидкой ф азы, разработанные первоначально для описания паро-жидкостного равновесия, все чаще применяются при описании равновесия между двумя жидкими фазами в процессе экстракции [1 65, 166]. Многие исследователи отмечают дополнительные трудности, возникающие при описании равновесия между двумя жидкими фазами по сравнению с паро-жидкост-ным равновесием. Параметры равновесия жидкость—жидкость значительно более чувствительны к малым изменениям коэффициентов активности, чем в равиовесии пар—жидкость, где коэффициенты активности играют вторые роли по сравнению с давлениями паров чистых компонентов. [c.137]

При равновесии жидкость — пар в двойной системе необходимо (рис. 97) определять количественное соотношение между жидкостью и паром при различных температурах. Рассмотрим исходную жидкую смесь состава х,, по компоненту В при х — содержание компонента В в паре х - содержание компонента В в жидкости. Пусть исходная жидкая смесь состоит из т молей обоих компонентов. Через у обозначим количество образовавшегося пара, через т — у — количество оставшейся жидкости, через тх — общее количество компонента В в исходной смеси х — мольная доля). [c.202]

Можно предположить, что кривая растворимости для любой пары ограниченно растворимых жидкостей должна быть замкнута. Тогда отсутствие нижней критической точки можно объяснить кристаллизацией одного из компонентов (стр. 199), а отсутствие верхней критической точки—кипением или же достижением критической точки равновесия жидкость—пар. Если интервал между этой точкой и точкой отвердевания невелик, то критические точки растворения могут отсутствовать. Примером служит смесь воды с диэтиловым эфиром при <=—3,83Х начинается кристаллизация и водный слой исчезает при =201 С исчезает эфирный слой, так как достигается критическая точка для этой фазы. [c.183]

Данные о равновесии между паром и жидкостью в системе гидразин — вода (см. стр. 104) ясно показывают, что, концентрируя разбавленный раствор удалением из него воды при обычных условиях, можно получить продукт, содержащий не более 58,5 мол.% гидразина. При этом образуется постояннокипящая смесь, соответствующая максимальной температуре кипения 120,5°С (771 мм). В литературе не имеется достаточно сведений относительно влияния давления на состав этой азеотропной смеси. Опубликованные данные свидетельствуют о том, что если подвергнуть фракционированию растворы, содержащие большее количество гидразина, чем постояннокипящая смесь, то в результате можно получить безводный гидразин. Этот метод, однако, практически осуществим только в том случае, если располагают раствором, уже содержащим 90% гидразина (или более). [c.42]

Если удается достигнуть многократного повторения простой дистилляции и частичной конденсации, то жидкая смесь может быть полностью разделена на составляющие ее компоненты. Такой процесс носит название ректификации, а аппараты для его осуществления называются обычно ректификационными колоннами. При дистилляции молекулы, отрывающиеся с поверхности испарения, сохраняют одно и то же направление движения до достижения поверхности конденсации, ректификация же основана на том, что поток жидкости направляется навстречу поднимающемуся потоку пара. В колонне поток жидкости (конденсата) стекает сверху вниз навстречу потоку пара, а пар проходит в направлении снизу вверх. При соприкосновении жидкости и пара часть пара конденсируется за счет соприкосновения с более холодной жидкостью, а теплота, выделившаяся при конденсации, расходуется на частичное испарение жидкости. Так как испаряется в первую очередь низкокипящий компонент, а конденсируется в первую очередь высококипящий, то в результате многократных встреч жидкости и пара по высоте колонны пар все время обогащается низкокипящими, а жидкость — высококипящими компонентами. Таким образом, основным условием проведения процесса ректификации является отсутствие равновесия между фазами на всем пути движения. По мере продвижения по колонне имеет место процесс массообмена между жидкой и паровой фазой. В верхней часть-колонны непрерывно получается пар, который после конденсации дает готовый продукт — дистиллят из нижней части колонны вытекает менее летучий компонент — кубовый остаток. Конечным продуктом перегонки может служить не только дистиллят, но и кубовый остаток. Чтобы получить на выходе из колонны пар, содержащий в чистом виде низкокипящий компонент, необходимо, чтобы жидкость, с которой соприкасается пар на выходе из аппарата, мало отличалась по составу от пара. Схемы осуществления процесса показаны на фиг. 85. В схеме (фиг. 85, б) конденсатор 1 является одновременно дефлегматором. В нем происходит частичная конденсация пара с образованием флегмы, которая полностью возвращается в колонну. Несконденсировавшийся остаток пара проходит в конденсатор 2, где образуется дистиллят, который выводится из колонны. [c.229]

Для определения числа теоретических тарелок, эквивалентных ректифицирующей способности испытуемого прибора, поступают следуьэщим образом. Смесь двух жидкостей, для которых известна кривая равновесия состава пара и жидкости (например, метилциклогексана и толуола или бензола и дихлорэтана), кипятят в течение 2—3 час., пока между парами и жидкостью не установится равновесие. При этом пары, поднимаювд иеся по ректификационному аппарату при помощи специально установленного конденсатора (см. рис. X. 56), полностью конденсируются и возвращаются на насадку. О количестве возвращаемой флегмы обычно судят по числу капель конденсата, стекающего из конденсатора на верх насадки и с низа насадки в колбу. [c.204]

Таким образом, сплошная и штриховая линии делят всю диаграмму на область существования жидких и паровых растворов. Если исходную паровую смесь состава х сжимать (увеличивать давление), то при достижении штриховой линии появится равновесная жидкая фаза, т. е. начнется конденсация пара. Поэтому штриховая линии называется линией конденсации. Аналогично, сплошная линия называется линией кипения парообразования). Область между штриховой и сплошной линиями является областью влажного пара. Поясним этот термин. Влажный пар — это не какая-то особая фаза, это — пар и жидкость, находящиеся в равновесии. Составы жидкости и пара соответствуют точкам а шЬ. Таким образом, система, характеризующаяся исходным составом пара х и сжатая до давления Р (на диаграмме это состояние обозначено точкой d), распадается на две равновесно сосуществующие фазы жидкую — состава, соответствующего точке а(х ), и парообразную — соответствующего точке Ь(х ). [c.196]

Сущность этого метода заключается в периодическом, по мере надобности, извлечении паров сжиженного газа из резервуара, частично заполненного жидкостью. Образование паров сжиженного газа в этом случае происходит за счет скрытой теплоты испарения самой жидкости и притока тепла из внешней среды. В случае, если в резервуаре содержится смесь сжиженного газа, в составе которой имеются углеводороды с различной упругостью паров, состав паровой фазы, находящейся над жидкостью, будет отличный от состава жидкой фазы. При этом по мере отбора паров сжиженного газа оба состава будут непрерывно меняться в зависимости от степени этого отбора. Физический смысл периодического отбора паров заключается в том, что когда из резервуара начинается отбор насыщенных паров, нарушается равновесие между паровой и жидкой фазами сжиженного газа, которое имело место до начала отбора, В результате этого давление в резервуаре несколько снижается и жидкая фаза начинает кипеть, продолжая испаряться до тех пор, пока идет отбор паров. Давление и температура в резервуаре снижаются, а по мере достижения постоянного отбора восстанавливается постоянство обмена тепла. При [c.371]

При противоточной конденсации более теплая газовая смесь движется снизу вверх навстречу холодному конденсату и равновесие между фазами отсутствует. Бо всех сечениях теплообменника температура газа выше температуры конденсата, низкокипящий компонент энергично испаряется из жидкости, что способствует обогащению пара этим компонентом, а жидкости — высококипящим компонентом. Противоточная конденсация применяется в тех случаях, когда при заданной температуре и давлении требуется получить конденсат с наибольшим содержанием высококипящего компонента и остаточный газ с наивысшим содержанием низкокипящего компонента. [c.164]

Жидкость в реакционном сосуде нагревают или охлаждают до предполагаемого температурного предела и выдерживают при этой температуре 15 мин для установления равновесия между паровой и конденсированной фазами. Причем разность температур между фазами не должна превышать 1 град. После окончания термостати-рования паро-воздушную смесь воспламеняют. Распространение пламени по всему объему паро-воздушного пространства или вертикально вверх до горловины сосуда считают воспламенением . Горение и вспышку, происходящие на спирали, появление факела пламени около электродов или выброс пробки без видимого пламени считают отказом . [c.110]

Однократное испарение, или равновесная дистилляция, обычно осуществляется в непрерывном режиме. Жидкая смесь нагревается в нагревательной камере паром или горячими газами, за счет чего часть смеси испаряется. Образовавшаяся парожидкостная смесь поступает в сепарационный сосуд, откуда пар переходит в конденсатор, конденсируется и отводится в сборник дистиллята, а жидкость —в сборник кубового остатка. Так как жидкость длительно соприкасается с парами, то в результате между фазами достигается равновесие. Состав жидкости и состав пара в конце процесса могут быть выражены диаграммой равновесия (рис. 11.2). [c.345]

Прямоточная конденсация. На рис. 14, а показана схема прямоточного конденсатора. При частичной прямоточной конденсации разделяемая смесь и образующийся конденсат движутся по трубкам конденсатора в одном направлении. При прямоточной конденсации пар во всех сечениях разделительного аппарата находится в равновесии со стекающей жидкостью. Самая низкая температура, одинаковая для пара и конденсата, будет в нижней части аппарата, где обе фазы (пар и жидкость) также будут находиться в равновесии. В процессе прямоточной конденсации вся образовавшаяся жидкость охлаждается до наинизшей температуры процесса, что позволяет получить в ней максимальное количество низкокипящего компонента, которое достижимо при конденсации. В остаточном газе в этом случае будет находиться максимально возможное количество наименее летучего компонента. Расчет процесса разделения газовой смеси при прямоточной конденсации может быть произведен достаточно точно с использованием констант фазового равновесия К, которые устанавливают распределение отдельных компонентов между паровой и жидкой фазами. Эта методика расчета строится из предположения, что при прямоточной конденсации процесс приближается к процессу однократной конденсации, если для любого сечения конденсатора принять наличие равновесия между образующимся конденсатом и находящимся в этом сечении паром. [c.38]

У частично растворимых жидких смесей равновесие между жидкостью и паром в области, где они полностью растворимы друг в друге, аналогично равновесию взаимно растворимых друг в друге систем, а в трехфазной области смесь ведет себя также как взаимно нерастворимые смеси. [c.5]

Рассмотрим равновесие жидкость — пар в двойной системе (рис. 119). Определим количественное соотнощение между количествами жидкости и пара при различных температурах кипения. Рассмотрим исходную жидкую смесь состава лго по компоненту В при tl, Хп—содержание компонента В в паре дгж —содержание компонента в жидкости. Пусть исходная жидкая смесь состоит из т молей обоих компонентов. [c.268]

Компоненты жидкой смеси при одной и той же температуре обладают различной упругостью паров. При равновесии между паровой и жидкой смесями концентрация одного из компонентов в паре, обычно легколетучего, выше, чем концентрация его в жидкости. Используя различие в концентрациях жидкости и пара, можно путем ректификации или конденсации разделить смесь на компоненты нужной чистоты. [c.247]

В случае подачи в колонну исходной омеси в виде жидкости скачкообразное изменение концентрации разделяющего агента происходит также на тарелке питания, кш это следует из уравнения (308). В этом случае концентрация разделяющего агеьта в укрепляющей части больше, чем в исчершывающей. Соответственно с этим изменяются и условия равновесия между жидкостью и паром. На рис. 89 показан характер" кривых равновесия, выраженных в относительных концентрациям, для случая, когда исходнз Я смесь является бинарной. [c.228]

Нарушение термодиначоп. равновесия между жидкостью и паром, содержащимся в парогазовой смеси, объясняется скачком т-ры на границе раздела фаз. Однако обычно этим скачком можно пренебречь и принимать, что парциальное давление и концентрация пара у пов-сти раздела фаз соответствуют их значениям для насыщ. пара, имеющего т-ру пов-сти жидкости. Если жидкость и парогазовая смесь неподвижны и влияние своб. конвекции в них незначительно, удаление образовавшегося при И. пара от пов-сти жидкости в газовую среду происходит в осн. в результате мол. диффузии и появления вызываемого последней при полупроницаемой (непроницаемой для газа) пов-сти раздела фаз массового (т. наз. стефановского) потока парогазовой смеси, направленного от пов-сти жидкости в газовую среду (см. [c.275]

Наибольшее практическое применение для обработки опытных данных о равновесии между жидкостью и паром получили различные формы уравнения Гиббса — Дюгема. Это уравнение, как известно, описывает условия фазового равновесия при постоянных температуре и давлении. Согласно правилу фаз Гиббса, бинарная двухфазная система при заданных двух параметрах состояния является нонвариантной, т. е. при заданных температуре и давлении может существовать лишь определенная жидкая смесь, находящаяся в равновесии с паровой фазой определенного состава. Таким образом, при Т — onst и Р = onst составы фаз, входящие в уравнение Гиббса — Дюгема, не могут рассматриваться как независимые параметры состояния системы и уравнения Гиббса — Дюгема и Дюгема — Маргулеса к бинарным двухфазным системам, строго говоря, неприменимы. Поэтому использование этого уравнения для обработки данных о фазовом равновесии в бинарных системах неизбежно связано с термодинамической нестрогостью. Последнюю легко выявить, сопоставляя уравнение Гиббса — Дюгема (1-206) и уравнение состояния фазы (1-193). Из этого сопоставления следует, что использование уравнения Гиббса — Дюгема для обработки данных о равновесии при Т = onst связано с допущениями, что AV JRT) dP = = О, т. е. что коэффициенты активности компонентов не зависят от давления. Последнее положение выполняется с высокой степенью [c.157]

Сущность метода заключается в том, что в стандартный газожидкостный хроматограф в испаритель, нагретый выше температуры кипения исследуемого вещества, вводят определенное количество образца. Величина дозы определяется в зависимости от упругости паров вещества при исследуемой температуре и чувствительности детектора. Пары вещества поступают из парителя в колонну, в которой устанавливается температура исследования. При соприкосновении парогазовой смеся с более холодной поверхностью происходит ковденсация, пленка вещества равнсмерно распределяется по колонне и устанавливается равновесие между жидкостью и паром. Концентрационный фронт фиксируется детектором в виде ступеньки. НО [c.110]

Многие химические реакции не протекают до конца, другими словами, смесь реагентов не полностью превращае-гся в продукты. По прошествии некоторого времени изменение концентраций реагентов прекрашается. Реакционная система в таком состоянии представляет собой смесь реагентов и продуктов реакции. Химическая система в таких условиях находится в состоянии так называемого химического равновесия. Мы уже встречались с примерами простейших равновесий. Так, в замкнутом сосуде устанавливается равновесие между парами вещества над поверхностью его жидкой фазы и самой жидкостью. Скорость перехода молекул жидкости в газовую ф 1зу становится равной скорости перехода в жидкую фазу газовых молекул, ударяющихся о поверхность жидкости. Другим примером является равновесие между твердым хлоридом натрия и его ионами, растворенными в воде (разд. 12.2, ч. 1). В этом примере скорость, с которой ионы кристалла покидают его поверхность, переходя в раствор, равна скорости перехода ионов из раствора в кристаллическое вещество. Приведенные примеры показывают, что равновесие не является статическим состоянием, которое характеризуется отсутствием всяческих изменений. Наоборот, оно имеет динамический характер, т.е. представляет собой совокупность противоположно направленшэгх процессов, протекающих с одинаковой скоростью. Данная глава посвящена рассмотрению химического равновесия и изучению законов, на которых основано его описание. Чтобы продемонстрировать, какую роль играют в химии представления о равновесии, и сделать их более понятными, мы начнем с обсуждения одной из промышленно важных реакций-процесса Габера, применяемого для синтеза аммиака. [c.40]

Рассмотренные выше принципы относятся только к размерам получаемых кристаллов влияние же различных условий на состав получаемых кристаллов практически почти не изучено. В частности, в литературе опубликована лишь одна работа для органической системы [37], ири которой бинарную испытуемую смесь пропускали по охлажденной трубе и определяли скорость кристаллизации и состав твердой фазы. Для удобства количественной оценки разделительной способности стадии образования кристаллов применяли систему, образующую твердые растворы, а именно нафталин — р-нафтол. Было установлено, что низкие скорости кристаллизации благоприятствуют повышению эффективности единичной ступени, т. е. с уменьшением скорости кристаллизации до нуля достигается большая степень приближения к равновесию между твердой и жидкой фазами. Увеличение турбулентности жидко11 фазы также повышает эффективность е .1 ничной ступени кристаллизации. Например, при скорости кристаллизации 50 кг час на 1 м поверхности охлаждения и числах Рейнольдса 59 600 и 4910 эффективность единичной ступени составляла соответственно 70 и 15%. С увеличением скорости кристаллизации в 10 раз эффективность стунени снизилась приблизительно до 10% независимо от числа Рейнольдса. При скорости кристаллизации 5 кг час на 1 и числе Рейнольдса 59 600 эффективность стунени составляла около 90%. Попытки установить зависимость между скоростями кристаллизации, с одной стороны, и коэффициентами мас-сообмеиа и данными фазового равновесия пар — жидкость, с другой стороны, подтверждают влияние числа Рейнольдса. В отношении других параметров четких зависимостей выявить не удалось. [c.70]