Диаграмма дистилляционных линий

Формула (63) позволяет классифицировать диаграммы поверхностного разделения. Поскольку расположение линий поверхностного разделения однозначно связано с расположением линий постоянного поверхностного натяжения, формула (63) также дает основу для классификации диаграмм поверхностного натяжения. Число возможных типов диаграмм быстро увеличивается с числом компонентов. Так, по аналогии с диаграммами, дистилляционных линий [74] можно заключить, что уже для трехкомпонентных систем возможны 38 типов диаграмм. [c.33]

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]

ОДНОГО раза. Сформулированное следствие очень удобно для практического применения в наиболее наглядном случае тройных систем. Оно позволяет при известной диаграмме изотермо-изобар построить качественно диаграмму дистилляционных линий и тем самым определить возможные результаты дистилляции. На рис. II, 1 на конкретных примерах показаны все необходимые правила для перехода от диаграммы изотермо-изобар к диаграмме дистилляционных линий. Отметим, однако, что более полное доказательство использованных правил вытекает из анализа поведения дистилляционных линий около особых точек в тройных системах. Заметим также, что правило Шрейнемакерса и его следствия оказываются полезными при исследовании структуры диаграмм равновесия жидкость — пар. [c.33]

Целью дальнейшего обсуждения будет рассмотрение закономерностей изменения состава раствора при процессах открытого испарения в зависимости от физико-химической природы многокомпонентных систем. При этом речь пойдет главным образом о поведении дистилляционных линий около особых точек, т. е. о локальных закономерностях. Отметим, что, несмотря на локальный характер, поведение дистилляционных линий около особых точек определяет в целом структуру полной диаграммы дистилляционных линий. Локальные закономерности и методика их исследования в системах с произвольным числом компонентов рассмотрены в работах [14, 22—24]. Сначала подробно остановимся на 4-компонентных системах, а затем — кратко на более общих случаях. Такой подход позволяет сразу обсудить наглядные случаи 4-компонентных, тройных и двойных систем, впоследствии они служат достаточной поясняющей иллюстрацией для общего случая. [c.35]

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСОБЫХ ТОЧЕК В ДВОЙНЫХ, ТРОЙНЫХ И ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ. ПРИМЕРЫ ДИАГРАММ ДИСТИЛЛЯЦИОННЫХ ЛИНИЙ [c.48]

Рис. 111,6. Диаграммы дистилляционных линий в 4-компонентных системах

Проиллюстрируем типы граничных особых точек в 5-компонентных системах диаграммой дистилляционных линий для системы ацетон (а)—бензол (р)—изопропанол (1)—толуол (т)—циклогексан (0) [31, 32]. Эта диаграмма качественно изображена на схеме концентрационного пентатопа (рис. 111,7). Вершины пятиугольника, соединяющие их ребра и треугольники, которые опираются [c.55]

Рис. 111,7. Граф концентрационного пентатопа и диаграмма дистилляционных линий в системе ацетон (а)— бензол (Р) — изопропанол (i) — толуол (т) — циклогексан (6).

Рис. III, 8. Диаграмма дистилляционных линий в развертке комплекса треугольников

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]

Формула (IV, 3) показывает, что на диаграммах состояния реальных систем должно наблюдаться определенное соотношение между числами особых точек различных типов. Как видно, формула (IV, 3) относится ко всей диаграмме в целом и выражает, следовательно, закономерности нелокального характера. При этом в формулу входят числа особых точек всех типов, которые могут иметься в 4-компонентной системе. Формула (IV,3) может применяться как к диаграммам дистилляционных линий, так и к диаграммам изотермо-изобарических поверхностей, поскольку указанные диаграммы взаимооднозначно связаны между собой. Отметим, что формула (IV, 3) вытекает, в сушности, из основных положений термодинамики гетерогенных систем об условиях равновесия и устойчивости, поэтому она должна выражать одну из физико-хи-мических закономерностей термодинамического характера. Соотношение (IV, 3) первоначально выведено в работах [46, 47], а затем рассмотрена [48] возможность его применения для исследования равновесия между раствором и поверхностным слоем. [c.72]

Рис. IV, 5. Диаграмма дистилляционных линий в системе ацетон (а) — бензол (Р) — толуол (т) — циклогексан (0). Обозначения, как на рис. III. 1.

Рассмотрим теперь конкретные примеры. На рис. IV, 5, по данным [50], построена качественная диаграмма дистилляционных линий в системе ацетон (а)—бензол(р)—толуол(т)—циклогексан (0). Как видно, в 4-компонентной системе имеются следующие типы особых точек а —Р — , т —0 —ав — п , р0 — [c.73]

Таким образом, из приведенных примеров видно, что на диаграммах дистилляционных линий и равновесия жидкость — пар в реальных системах действительно наблюдается определенное соотношение между числами особых точек разного типа. В связи с этим формулы (IV, 3) — (IV, 5) открывают возможность для изучения азеотропных свойств многокомпонентных систем на основе структурных закономерностей диаграмм состояния. [c.74]

Перейдем к случаям, когда по данным для тройных систем из формулы (IV, 8) вытекает соотношение Л4 = Л 4 t — N7 — СТ = 1, показывающее, что в 4-компонентной системе обязательно должен быть хоть один четверной азеотроп. Пусть для некоторой 4-компонентной системы диаграммы дистилляционных линий в тройных системах имеют вид, как в гранях тетраэдра на рис. IV, 6. Согласно данным для тройных систем, находим [c.77]

Подставляя указанные числа в формулу (IV, 8), получим Д4 = —1. Таким образом, в данной 4-компонентной системе должен быть четверной азеотроп. Соответствующая этому примеру диаграмма дистилляционных линий с одним четверным седловым азеотропом приведена на рис. IV, б. Ограничимся здесь только этим примером, большое количество диаграмм подобного типа обнаруживается при более широком исследовании возможных типов диаграмм в четырехкомпонентных системах [24]. [c.77]

Обсудим на примерах применение формулы (IV, 3) при решении упомянутых вопросов. Пусть из экспериментальных данных известно, что в тройных системах 4-компонентной системы диаграммы дистилляционных линий имеют вид, как на рис. IV, 7. При этом 4-компонентная система содержит три положительных бинарных азеотропа и один отрицательный в смысле отклонений от закона Рауля, а также два тройных азеотропа с минимумом температуры кипения. [c.78]

Остановимся теперь на применении формулы (IV, 3) в тех случаях, когда и в присутствии тройных азеотропов можно получить определенный ответ о наличии 4-компонентного азеотропа по данным для тройных систем. Рассмотрим сначала 4-компонентную систему, в тройных системах которой диаграммы дистилляционных линий имеют вид, как на рис. IV, 9, а. Согласно данным для тройных систем, числа 1- и 2-компонентных особых точек 4-компонентной системы будут равны [c.79]

Как видно, А в любом случае отлично от нуля и, следовательно, в 4-компонентной системе должен быть хоть один четверной азеотроп. Диаграмма дистилляционных линий, соответствующая [c.80]

Остановимся на примерах 4-компонентных систем с одним тройным азеотропом различного типа. Пусть в 4-компонентной системе диаграммы дистилляционных линий тройных систем имеют вид, как на рис. IV, 11. Тогда = 3, С " = 1, Л Г = СГ = 0, N2 = 2 =0, NT =1, СГ==3 и формула (IV, 3) приводит к соотношению [c.81]

Пусть теперь одна из тройных систем 4-компонентной системы содержит тройной азеотроп с максимумом температуры кипения и диаграммы дистилляционных линий в тройных системах имеют вид, как на рис. IV, 13. Согласно этому, для 4-компонентной системы имеем Nt = 0, l = 2, [c.82]

Пусть, наконец, в 4-компонентной системе имеется один тройной седловой азеотроп и диаграммы дистилляционных линий в тройных системах имеют вид, как на рис. IV, 15. Из рисунка следует, что Д1-1-2Д2 = —4. Соответственно из формулы (IV, 7) находим Дз- -2Д4=1, причем = о, Л/Г = о, Сз = 1, 0 СГ = = 0, 1, так как тройной седловой азеотроп в 4-компонентной системе порождает седловую особую точку первого или второго порядка. С учетом сказанного воз- можны следующие варианты [c.83]

Для диаграмм равновесия жидкость — пар в реальных 5-компонентных системах формула (IV, 14) выражает соотнощение, которое должно наблюдаться между числами различных особых точек, т. е. между числами компонентов и азеотропов разного типа. Проиллюстрируем это на примере диаграммы дистилляционных линий для системы ацетон — бензол — изопропанол — толуол — циклогексан. Типы особых точек в указанной системе определены ранее (см. стр. 57) и соответственно этому числу особых точек имеют следующие значения [c.85]

Типы диаграмм дистилляционных линий в тройных системах [c.95]

Рис. IV, 17. Виды диаграмм дистилляционных линий и равновесия

Отметим, что результаты работ [29, 55] в равной мере представляют интерес как по отношению к работе [25], так и к рассмотренной выше классификации. В последнем случае каждому из видов диаграмм дистилляционных линий на рис. IV, 17, в свою очередь, может отвечать ряд различных диаграмм линий с единичным значением коэффициента распределения. Таким образом, возможна дальнейшая детализация классификационных признаков, которая вполне целесообразна, поскольку с особенностями поведения линий [c.99]

На рис. V, 12 изображены возможные переходы между диаграммами единичных /С-линий, когда соответствующие диаграммы дистилляционных линий относятся к первой группе (см. стр. 119), Чтобы не загромождать рисунок, принадлежность единичных /С-линий тому или иному компоненту не указана. Однако ее нетрудно восстановить, пользуюсь приведенными выше правилами. [c.125]

Подобным образом могут быть рассмотрены остальные случаи в 4-компонентных системах и в системах с произвольным числом компонентов. В результате оказывается, что каждый раз в окрестности особой точки может быть построено семейство с-линий, аналогичное по свойствам семейству дистилляционных линий. Таким образом, поведение дистилляционных линий позволяет судить качественно и о поведении с-линий. В связи с этим нет необходимости в дальнейшем обсуждении поведения с-линий около особых точек и можно воспользоваться результатами, изложенными ранее для дистилляционных линий. Кроме того, понятно, что для построения полной диаграммы с-линий достаточно построить диаграмму дистилляционных линий и изменить направление стрелок. [c.168]

Более сложный характер могут иметь процессы ректификации, когда в тройной системе оказывается не менее двух особых точек с минимальными температурами кипения относительно своей окрестности, В подобных случаях на диаграмме дистилляционных линий имеется не менее двух неустойчивых узлов, что может наблюдаться лишь при наличии в системе или бинарных азеотропов типа г или тройных седловых азеотропов, поскольку только этими азеотропами могут быть образованы дистилляционные линии, разделяющие области дистилляции с разными неустойчивыми узлами. Здесь для анализа процессов ректификации можно использовать тот же подход, однако ввиду более сложного характера этих случаев целесообразно рассмотреть примеры, вскрывающие основные особенности. - [c.172]

Обсудим сначала самый простой тип диаграммы. Пусть для некоторой тройной системы 1—2—3 диаграмма дистилляционных линий приводит к такой диаграмме с-линий, как показано на рис. VI, 19. а, причем линия 23—1 является прямой. Диаграмма такого рода может встретиться, когда в тройной системе имеется один бинарный азеотроп с отрицательными отклонениями от закона Рауля, а температура кипения компонента I больше температуры кипения азеотропа 23. [c.172]

Обсудим, каким образом рассмотренные ранее положения могут быть использованы для анализа путей ректификации в 4-ком-понентных системах. Общая схема остается здесь прежней. На основе данных о характере фазового равновесия может быть построена отражающая их качественная диаграмма дистилляционных линий или диаграмма с-линий. По этим диаграммам определяются составы фракций, которые могут быть выделены в заданной системе. Далее с учетом правил изменения состава куба можно проследить вероятные варианты протекания ректификации при различных составах кубового раствора. [c.176]

Рассмотрим пример. На рис. VI, 22, а представлена диаграмма с-линий для системы ацетон (ос)—бензол (р)—толуол (т)—циклогексан (0). Вид диаграммы определяется данными о равновесии жидкость —пар [50], отраженными ранее диаграммой дистилляционных линий на рис. IV. 5. В системе в целом имеется шесть осо- [c.176]

Напомним, что к положительным (отрицательным) особым точкам относятся точки с индексом 1 (—1), причем индекс 1 (—О имеют точки с четным (нечетным) числом отрицательных корней характеристического уравнения. Уточнение характера -компонентного азеотропа всегда возможно при построении диаграммы дистилляционных линий с учетом структуры граничных особых точек. Отметим также, что при отсутствии в системе (и—1)-компонентных азеотропов данных о температурных депрессиях не требуется, поскольку, как показано в главе IV, характер граничных особых точек вполне определяется данными для ( —1)-компонентных систем. [c.181]

Диаграммы дистилляционных линий, изображенные на рис. 54, б и д, отвечают системам, в которых образуется тройной положительный (или отрицательный) азеотроп при наличии одного бинарного положительного (или отрицательного азеотропа). Такие системы возможны, но, видимо, крайне редки. [c.169]

Диаграммы дистилляционных линий служат для анализа состава и последовательности выделения фракций при идеальной периодической ректификации. Для колонны с бесконечно большой разделяющей способностью, не имеющей задержки, состав дистиллята (первая фракция) в этом случае будет отвечать начальной точке дистилляционных линий. По мере отгона азеотропа и компонента, отвечающего первой фракции, состав кубовой жидкости, согласно правилу рычага, будет смещаться по продолжению прямой, [c.412]

Уравнения (76) легко интегрируются и позволяют выяснить поведение дистилляционных линий около особой точки. В зависимости от знаков В22, Взз, Ви здесь могут представиться различные случаи. На рисунке дана качественная иллюстрация возможных типов поведения дистилляционных линий. Физикохимическая интерпретация случаев состоит в следующем. В случае а за счет дистилляции химическое равновесие может быть смещено с тем, чтобы получить продукт Яз, очищенный с требуемой степенью от химически активных примесей и растворителя. В случае б , напротив, диаграмма дистилляционных линий показывает, что осуществление указанного смещения химического равновесия за счет дистилляции невозможно. Однако в этом случае компонент / 5 может быть выделен из реакционной смеси в качестве первой фракции при достаточно медленной ректификации. В случае -в дистилляция позволяет выделить продукт Яз, очищенный от активных примесей Яг, Я4, но не от растворителя / з, концентрация которого по мере испарения будет возрастать. Случаи г, д, е оказываются менее благоприятными. В случаях д, е имеется возможность обогащения раствора компонентом Яь за счет дистилляции, но только для растворов состава г и только до некоторой степени, когда фигуративная точка раствора окажется на минимальном расстоянии от точки компонента Яз. Протекание процессов ректификации в случаях г, д, е может оказаться довольно разнообразным и не может быть рассмотрено без учета поведения дистилляционных линий около остальных особых точек систе- [c.51]

Из (IV.9) следует, что на диаграмме состояния дистилляцион-ные линии должны всегда пересекать изотермо-изобары, не могут быть касательными к ним, не могут пересекать одну и ту же изо-термо-изобару дважды. Эти положения позволяют, если известна диаграмма изотермо-изобар, построить качественно диаграмму дистилляционных линий, определить дистилляционные области, разделяющие линии между ними, определить возможные результаты перегонки смеси. [c.90]

Диаграммы дистилляционных линий в тройных системах различных типов приведены в [56]. Существенную роль в развитии термодинамико-топологических исследований имела работа [57. [c.91]

Аналогичная диаграмма дистилляционных линий, но с противоположным направлением стрелок получается в случае, когда Вц > О, В22-f ftiB32 особая точка представляет собой седло второго порядка без разделяющей поверхности (рис. 111,3, а). [c.44]

Рассмотрим теперь примеры диаграмм дистилляционных линий для 4-компонентных систем, представленные на рис. П1,б. Для их построения использованы данные работ [26—28]. Приведенные диаграммы имеют качественный характер, так как на них изображены лищь дистилляционные линии, имеющие определяющее значение для понимания структуры диаграммы в целом, [c.50]

Согласно рис. П1,7, в данной 5-компонентной системе внутри пентатопа имеются две четырехмерные дистилляционные области, разграниченные трехмерным разделяющим многообразием седловой азеотропной точки it. Все дистилляционные линии выходят из точки 0 и заканчиваются в точках i, т или ix. Поведение дистилляционных линий на границе пентатопа нетрудно представить полностью по данным рис. П1,7. Например, рассмотрение линий в тетраэдре piT0 позволяет восстановить приведенную на рис. HI, 6, а диаграмму дистилляционных линий для 4-компонентной системы. Согласно рис. 111,7 и табл, 111,2, в рассматриваемой 5-компонент- [c.57]

Перейдем к вопросу об определении возможных составов дистиллятов в реальных системах в случае идеальной периодической ректификации. Поскольку ректификация, например, на тарельчатых аппаратах технологически оформляет многократные фазовые превращения жидкость — пар, то для решения указанного вопроса целесообразно использовать диаграммы с-линий или качественно эквивалентные им диаграммы дистилляционных линий. Возможность подобного подхода связана с тем, что при достаточно больших флегмовых числах, согласно обычному рассмотрению уравнений рабочих линий [113], изменение состава жидкости от тарелки к тарелке должно происходить вдоль линии сопряженных нод, т. е. вдоль с-линии. Таким образом, если построить хотя бы качественную диаграмму с-линий, то по ней можно определить составы дистиллята для того или иного состава куба, находя на диаграмме точку, к которой с ростом кратности отображения примыкает с-линия, проходящая через точку состава кубовой жидкости. [c.170]

Формула (304) основа для классификации тройных систем по характеру расположения на треугольной диаграмме дистилляционных линий. Гуриков [146] предложил разделять тройные системы на четыре группы по числу бинарных азеотропов, образуемых компонентами тройной системы. [c.163]

Смотреть страницы где упоминается термин Диаграмма дистилляционных линий: [c.25] [c.83] [c.52] [c.40]

Оборудование производств Издание 2 (1974) -- [ c.412 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Дистилляционный куб

Справочник химика 21

Химия и химическая технология