Ректификация азеотропов области

I, и, /я — области ректификации — азеотропы --бинодаль, ноды жидкость — [c.292]

На фиг. 20 приведены равновесные изобарные кривые кипения и конденсации для однородного в жидкой фазе азеотропа с минимумом точки кипения, представленные в системе координат температура—состав . Состав ус, общий для пара и жидкости в азеотропической точке, разделяет равновесную диаграмму на две части, напоминающие обычные изобары веществ, характеризующихся монотонным изменением летучих свойств. Как указывалось ранее, состав азеотропической точки не является постоянным и меняется с изменением давления и поэтому напрашивается мысль о таком изменении внешнего давления, при котором состав, отвечающий экстремальному значению температуры, передвинулся бы в область концентраций, отвечающих практически приемлемой чистоте одного из компонентов системы. Тем самым, совершенно недопустимое для процесса ректификации касание кривых равновесия пара и жидкости передвигается к конечной точке интервала концентраций, оставляя простор для ведения процесса практически во всем интервале существования системы. [c.137]

Предварительный анализ свойств компонентов и смеси уже позволяет выделить группы альтернативных способов получения чистых компонентов, однако в большей степени полезен при выполнении анализа фазового и химического равновесия, так как сужает область экспериментальных и расчетных исследований. Например, если смесь относится к гомогенным без азеотропов с большой разностью температур кипения, но содержит компонент (или компоненты) с повышенной коррозионной способностью, то ее разделение может быть обеспечено обычной ректификацией (возможно, с применением аппаратов однократного испарения). Расчет этих процессов не представляет труда, однако, очевидно, особое внимание должно быть уделено подбору материала оборудования. С другой стороны, при наличии азеотропов число возможных способов разделения возрастает (азеотропно-экстрактивная ректификация, вакуумная ректификация или под давлением, мембраны, кристаллизация и т. д.). Ясно, что выбор оптимального способа разделения должен производиться на основе более полного расчетного и, возможно, экспериментального исследования. [c.97]

Первый тип — системы, в которых положительный бинарный азеотроп имеет наинизшую температуру в системе (рис. 50,а). У систем этого тина имеются три области ректификации, причем в каждой из них первой фракцией является положительный бинарный азеотроп т. Все разделяющие линии ректификации являются прямыми. [c.137]

Возможно существование систем второго типа, отличающихся от рассмотренных тем, что наинизшую температуру кипения в системе имеет компонент В. Ректификационная диаграмма систем этого типа, изображенная на рис. 50, б, по форме аналогична диаграмме для систем первого типа. Различие между ними заключается в том, что в областях ректификации тМВ и тВР первой фракцией для систем второго типа является не азеотроп т, а компонент В. Из рис. 50, б следует, чтс принципиально возможно выделить чистый компонент В из азеотропа М с помощью разделяющего агента, дающего систему второго типа. Однако практически такой процесс трудно осуществим, так как компонент В и азеотроп т в таких системах имеют наинизшие температуры и, следовательно, различие их температур кипения должно быть минимальным. [c.138]

При наличии трех бинарных и тройного азеотропов в системе концентрационный треугольник распадается на шесть областей ректификации (рис. 51, б). [c.140]

Вопросы теории азеотропных смесей рассмотрены с термодинамической и молекулярно-кинетической точек зрения в ряде работ [22], [23], [27] и [28]. Эти работы содержат сведения о тройных и четверных азеотропах. В работе Отмера [28а] приводится подробный обзор достижений в области теории и практического использования азеотропной ректификации. [c.300]

Разделение бинарных азеотропных смесей на основе перераспределения областей концентраций азеотропа. Если смесь двух компонентов образует азеотроп, то при ректификации такой смеси можно выделить в одной колонне один из компонентов и азеотроп, а в другой колонне — второй компонент и азеотроп того же состава. [c.189]

Состав бинарного азеотропа, определенный с помощью прибора однократного испарения, не достаточно точен. Как уже было сказано, при составах растворов, близких к азеотропному, составы фаз очень мало отличаются друг от друга, и в сравнительно большой области концентраций анализ практически не обнаруживает разницы между ними. При ректификации таких растворов разница концентраций кубовой жидкости и дистиллята значительно больше, и состав азеотропа может быть установлен более точно. Для такого определения необходимо знать тип азеотропа в бинарной системе и предполагаемую область составов, в которой он находится. [c.351]

Разнообразие форм областей ректификации, зависящее от чисел особых точек, которые являются предельными для каждой области, и форм граничных многообразий, а также разнообразный характер укладки линий сопряженных нод внутри области приводят к необходимости проведения широких исследований вопросов математического моделирования таких смесей и, в частности, вопросов обеспечения сходимости итераций. Сложный характер поведения азеотроп-ных смесей обуславливает различное решение этих вопросов в зависимости не только от формы области ректификации и формы укладки линий сопряженных нод, но и от положения фигуративной точки питания колонны внутри области. [c.107]

Необходимо указать, что при наличии нескольких областей ректификации с криволинейными границами существуют режимы, для которых не удается добиться сходимости при использовании описанных выше методов. К ним относятся режимы второго класса фракционирования при значениях отборов D и не обеспечивающих выделение чистых компонентов или азеотропов в качестве продуктов разделения. Несмотря на то, что такие режимы не имеют большого практического значения, этот факт говорит о сложности моделирования подобных систем и о необходимости проведения дальнейших исследований в этой области. [c.113]

Наш расчетный опыт применительно к смесям, образующим азеотропы, показывает, что существуют режимы, для которых не удается получить решение с помощью этого метода. В частности, это относится к режимам, при которых фигуративные точки обоих продуктов разделения в простой колонне приближаются к границам области ректификации. [c.115]

Составы A. . изменяются с т-рой (давлением). Эта зависимость образует на диаграмме равновесия линию азеотропов (линия LK на рис. 1), к-рая может проходить через всю область равновесия жидкость-пар для данной системы вплоть до критич. кривой, отграничивающей область существования равновесия жидкость-пар в двойной системе, но может заканчиваться и ранее. Вдали от критич, кривой, т.е, при поведении паровой фазы, близком к поведению идеального газа, изменение состава A. . с т-рой определяется соотношением теплот испарения компонентов (см. Вревского законы). Изменение состава А. с, с т-рой (давлением) используют для их разделения методом азеотропной ректификации, [c.45]

Исследуя азеотропию в трех- и многокомпонентных системах с помощью метода ректификационного анализа, необходимо учитывать, что при наличии бинарных и многокомпонентных азеотропов состав и последовательность получаемых фракций зависят от состава исходной смеси. Так, в тройной системе с тремя бинарными (Ш , ГП2, тз) и одним тройным (ЛI) положительными азеотропами (рнс. 7) имеется шесть ректификационных областей, различающихся по указанным признакам. В случае ректификационной смеси, состав которой изображается точкой а, принадлежащей ректификационной области 1, в виде первой фракции отгоняется тройной азеотроп М. При этом состав кубовой жидкости изменяется по прямой М до пересечения со стороной АВ треугольника в точке 6, а весь компонент С, содержавшийся в исходной смеси, будет отогнан в виде тройного азеотропа. При ректификации бинарной смеси Ь получается в дистиллате бинарный азеотроп гп1 (вторая фракция), а в кубе остается чистый компонент Л (третья фракция), [c.22]

Остановимся на различиях в свойствах седловых азеотропов. Рассмотрим седла порядка 1 и п —2. В этих случаях одна из гиперповерхностей имеет размерность п — 2, т. е. размерность, на единицу меньшую, чем размерность концентрационного симплекса. Соответственно этому гиперповерхность будет разделять окрестность особой точки на две области. С наличием разделяющих поверхностей может быть связан ряд особенностей дистилляции и ректификации. [c.55]

В системах с минимальными (максимальными) азеотропами граница областей непрерывной ректификации прямолинейна (криволинейна) при выполнении первого заданного разделения и криволинейна (прямолинейна) при выполнении второго заданного разделения. [c.152]

В системах с минимальными (максимальными) азеотропами разделяющая линия областей ректификации, соответствующих [c.152]

Смеси, принадлежащие к тому или иному классу, типу и подтипу, характеризуются специфическим поведением компонентов при осуществлении фазовых процессов, например, таких, как дистилляция и ректификация [29, 44, 45]. Так, в процессе непрерывной ректификации для смесей определенного класса, типа и подтипа характерны как специфическое поведение отдельных компонентов по высоте ректификационного аппарата, так и вполне определенная последовательность выделения фракций предельно возможного состава при переходе от одной колонны к другой в технологической схеме ректификации. В реакционно-ректификационных процессах, где скорость химической реакции конечна, зона реакции, как правило, сосредоточена в какой-то части аппарата, а в остальных частях идет обычная ректификация. Полный термодинамико-топологический анализ всей диаграммы в целом дает возможность не только разместить зону реакции в наиболее благоприятных условиях относительно концентраций реагентов, но и выявить определенные ограничения по составу конечных продуктов ректификации. Эти ограничения обусловлены тем, что в случае наличия азеотропов в рассматриваемой смеси, соответствующий этой смеси симплекс составов распадается на ряд ячеек, названных областями непрерывной ректификации [29], причем каждая ячейка характеризуется предельно возможными составами конечных фракций, которые можно получить в одном ректификационном аппарате непрерывного действия. Возможные конфигурации областей непрерывной ректификации и их границ рассмотрены в работах 29, 46]. [c.194]

Отрезок ДМ расположен на границе области ректификации АВМО, в которой (рис, 40, г) возможное распределение компонентов по высоте аппарата в общем случае благоприятно для протекания прямого процесса. Здесь, следовательно, могут быть выбраны сечения, наиболее благоприятные для расположения каталитической зоны. Достижение полного превращения реагента В, с другой стороны, связано с возможностями разделения ректификацией трехкомпонентной смеси АСО. В области АВМО при первом заданном разделении возможно выделение в дистиллят азеотропа М, а в нижний продукт бинарной смеси АО химически не взаимодействующих компонентов или (при достижении состава псевдоисходной смеси точки М ) выделение чистого вещества О. [c.203]

Известно, что составы азеотропов зависят от условий существования системы, в частности от давления. При изменении давления в многокомпонентных системах происходит изменение положения границ областей ректификации. На основе этого явления разработан принцип перераспределения полей концентрации между областями ректификации [29], который может использоваться для разделения многокомпонентных азеотропных смесей ректификацией без введения каких-либо вспомогательных веществ. Это же явление, как следует из рассмотренных примеров I и III, может использоваться для увеличения предельнд возможных степеней превращений реагентов, образующих азеотропные смеси, в реакционно-ректификационном процессе. В самом деле, если, например, при повышенном (пониженном), по сравнению с атмосферным, рабочем давлении в аппарате состав азеотропа (рис, 40,6) будет соответствовать более высокому содержанию компонента С, то линия предельных составов псевдоисходных смесей ВМ (рис. 40, в) займет положение, соответствующее более высокой предельной конверсии компонента А, [c.208]

В ходе ректификации в качестве дистиллята колонны будет отбираться низкокипящий азеотроп Е , кривые же разделения будут выходить из фигуративной точки наименее летучего в данной области диаграммы компонента и, огибая участок треугольной диаграммы, примыкающий к компоненту промежуточной летучести, сходиться в фигуративной точке Е - Так, если точка кипения компонента а выше, чем компонента Ь, то характер кривых ректификации системы Ь, представляющей смесь азеотропа Еу и разделительного агента Ъ, представится линиями, показанными на рис. VII.5. Если же точка кипения а ниже, чем у разделительного агента, то кривые ректификации, согласно рис. VII.6, выходят из фигуративной точки Ъ, огибают участок, примыкающий к вершине а, и сходятся в фигуративной точке Е наиболее низкокиняшего азеотропа. Легко заметить, что независимо оттого, выше точка кипения разделительного агента Ь или ниже, чем -у компонента а, кривые ректификации весьма схожи. Следует только иметь в виду, что при добавлении Ъ к Еу необходимо строго придерживаться условий материального баланса, тогда фигуративная точка Ь их суммы попадает на прямую баланса а а- [c.331]

Гомогенные в жидкой фазе азеотропы не могут быть разделены обычными средствами на свои два практически чистых компонента, нбо одним из концевых продуктов колонны всегда оказывается смесь, кипящая нри постоянной температуре. Путем изменения внешнего давления можно передвинуть азеотрон-ный состав в область концентраций, отвечающих нрактиче-скп приемлемой чтгстоте одного из компонентов системы, и тогда ректификация на практически чистые составляющие окажется уже возмоишой. Это один путь. [c.293]

Анализу физико-химических и термодинамических свойств компонентов и условий фазового равновесия отводится при синтезе схем первостепенная роль. По существу, на него возложены функции генерации эвристических правил на основе исследования свойств реальных смесей. На этапе анализа выявляется, во-первых, принципиальная возможность применения того или иного способа получения целевых продуктов и, во-вторых, область принципиально возможных вариантов схем (см. гл. 4). Может оказаться, что отдельные компоненты смеси образуют азеотропы, и тогда для разделения последних необходимо применять процессы типа азеотропной ректификации, экстракции и т. п. Аналогичная ситуация возникает и при наличии близкокипящих смесей, разделение которых неэффективно обычной ректификацией. С другой стороны, анализ позволяет выявить такие характеристики компонентов (склонность к полимеризации, коррозиоиность и т. п.), которые будут определять начало технологической схемы. Выявление азеотропных смесей и их составов, определение границ областей непрерывной ректификации, а также других особенностей исходной смеси есть формирование эвристических правил, исходящее из физико-химических и термодинамических особенностей смеси, и их учет приводит к значительному сокращению размерности задачи синтеза. [c.489]

Для уяснения причины получения четырех фракций при разгонке раосмотри1м несколько подробнее процесс ректификации смеси 2. По мере отгонки ацетона состав кубового остатка будет перемещаться по секущей, проходящей через точку 2, в направлении разделяющей линии. По достижении последней отгонка ацетона прекращается и начинает отгоняться азеотроп ацетон—хлороформ. При этом состав кубовой жидкости будет изменяться по прямой, соединяющей точку пересечения указанной Рис. 45. Ход процесса выше секущей И разделяющей линии К с ректификации смеси, азеотропной точкой М в направлении, про-состав которой изо- тивоположном последней. Поскольку раз-кЕ Т раздеЗщей Деляющая линия—кривая, вогнутая по от-линии ректификации. ношению к вершине ацетона, такое изменение состава кубовой жидкости приведет к тому, что точка этого состава окажется за пределами разделяющей линии в другой ректификационной области, где первой фракцией является хлороформ. После отгонки некоторого количества последнего, точка состава кубовой жидкости вновь воз-В(ращается на разделяющую линию. [c.126]

Кривые разделяющие линии ректификации получаются при наличии в системе хребта на поверхности температуры, обусловленного образованием в системе отрицательных азеотропов. Как уже было показано, хребет может проходить между двумя точками отрицательных бинарных азеотропов (как в системе ацетон—хлороформ—изопропиловый эфир) или между точкой отр Ицательного бинарного азеотропа и противолежащей вершиной, если она соответствует компоненту с наивысшей температурой кипения (как в системе ацетон—хлороформ—бензол). Характерной особенностью систем, имеющих кривую разделяющую линию, является то, что при ректификации смесей, точки оостава которых лежат в областях, ограниченных этой кривой, вторая фракция представляет фракцию переменного состава и [c.132]

При наличии в системе двух бинарных и одного тройного азеотропа с минимумом температуры кипения треугольник концентраций разделяется на пять ректификационных областей, в каждой из которых первой фракцией является тройной азеотроп. Количество разделяющего агента, которое следует добавить к азеотропу тг для его разделения, определяется в данном случае точкой пересечения О секущей гпаР и разделяющей линии ректификации т В (рис. 49, б). При ректификации смеси О получаются две фракции — тройной азеотроп т , с которым оттопится весь компонент А, содержащийся в исходной смеси, и чистый компонент В. Количество этих фракций пропорционально отношению отрезков ВО и Огпз. Легко видеть, что если тройной азеотроп имеет такое же относительное содержание компонентов Л и В, как азеотроп /Пг, т. е. точка состава тройного азеотропа лежит на секущей ШгР, то выделение компонента В в чистом виде становится невозможно. Вещество, которое дает с компонентами А м В такой тройной азеотроп, непригодно в качестве разделяющего агента. Сравнение рассмотренных си- [c.136]

В системах третьего типа (рис. 60, в) компонент, добавляемый к бинарной смеси АВ, имеет температуру кипения, превышающую температуру кипения компонентов Л и В, Это обусловливает образование хребта на поверхности температуры между точками М к Р. При прибавлении к азеотропу М компонента Р получаются смеси, точки состава которых лежат в области ректификации тМР. Как уже было показано, при ректификации таких смесей в качестве первой фракции отгоняется некоторое количество азеотропа т. вторая фракция является фракцией переменного состава, а третьей фракцией является компонент Р (если tpytм) или азеотроп М (если tp[c.138]

В первом случае (рис. 51, а) концентрационный треугольник распадается на четыре области ректификации АгпхШг, тхт тпз, гп Вт2 и ШчГПгР. При добавлении к азеотропу /П] разделяющего агента состав получающейся смеси изменяется по прямой гпуР, проходящей через области ректификации т гпчтп и тп пцР. [c.139]

Секущая т]Р, по которой изменяются составы смесей при прибавлении разделяющего агента к азеотропу т,, проходит через области ректификации тп1 т2, ттг/Пз и т2ГП Р. При ректификации смесей, составы которых изображаются точками пересечения О и О секущей 1П1Р и разделяющих линий ректификации (тгШз и ттг), должны получаться фракции, соответствующие концам разделяющих линий. Так, при ректификации [c.140]

Пятую группу образуют системы, в которых имеется два отрицательных и один положительный бинарных азеотропа (рис. 53). Между точками отрицательных азеотропов в этих системах проходит хребтовая линия М1М2, вместе с прямыми Aiim и Жгт разделяющая поле концентрационного треугольника на четыре ректификационные области. Если прибавить к смеси Aij соответствующее количество разделяющего агента, то полученную смесь О можно путем ректификации разделить на смесь компонентов А и Р, отгоняемую в виде положительного бинарного азеотропа т, и смесь компонентов В к Р, образующих отрица- [c.141]

Поло кнтельные отклонения от закона Рауля для некоторых систем настолько велики, что это приводит к взаимной нерастворимости , которая сохраняется до температуры кипения (см. рнс. 1Х-7). Большинство бинарных систем с областями взаимной нерастворимости при температуре кипения образуют гетероазео-тропы, т. е. постояннокииящие смеси, содержащие две жидкие фазы. Полное разделение этих смесей обычной ректификацией невозмозкно, как и в случае гомогенного азеотропа. Однако взаимную нерастворимость компонентов можно использовать для расслоения питания на два потока, подаваемые затем в две простые ректификационные колонны, в каждой из которых отгоняется азеотроп с минимумом температуры кипепия в качестве верхнего продукта и один из чистых компонентов в качестве кубового, продукта (остатка) . [c.219]

ШЙ (190) и (191) можно получить кривые, которые приведены на рис. 230. Кривая / соответствует уравнению (190), а кривая II — уравнению (191). По кривым моншо непосредственно определять азеотропные точки для углеводородов одного гомологического ряда. Так, например, 2,2-диметилпентан кипит при 79,2". Кривая //дает состав азеотропа 50 мол.%, а кривая 1— температуру кинения азеотропа с бензолом 75,8 . Кривая II также служит для определения области температур кипения, л которой возможно образование азеотропов с бензолом. Такой областью является интервал температур 65—98°, что хорошо совпадает с результатом, полученным с помош,ью графического метода Мэйра, Глазгова и Россини. Эту температурную область для парафинов, которые образуют с бензолом гомогенные азеотропные смеси, называют азеотропным эффектом бензола [29]. Определение необходимых условий ректификации — числа теоретических тарелок и флегмового числа — производят обычными расчетными методами так, как это описано и главе 4. [c.343]

Эксперим. исследования систем с тройными A. . очень трудоемки. Поэтому большую роль здесь играют теоретич. представления о возможных видах диаграмм состояния. Широко используется для этого правило азеотропии, к-рое качественно связывает кол-во и типы двойных и тройных азеотропов в системе. Поскольку в тройных системах изо-барич. поверхности т-р кипения имеют хребты и впадины, то для проведения ректификации удобными становятся выделенные ими отдельные области параметров. [c.47]