Процеси та апарати промислових технологій
Оскільки у паровій суміші, що утворюється в кубі з паровою сорочкою, є
водяна пара, то на частку компонент, що
відганяється, припадає лише його парціальний
тиск рк, що нижче за повний робочий тиск Р і відповідає більш
низькій температурі насичення іу:
де рп — парціальний тиск водянї
пари в суміші.
Як відомо, парціальний
тиск кожного компонента в парах взаємно нерозчинних рідин
дорівнює тиску пари над цим одним компонентом Рк при тій же температурі (рк = Рк і рп = Рп). Отже, парціальний тиск і концентрація пари
води компонента, що відганяється, не залежать у даному випадку від складу рідини в дистиляційному кубі.
Для взаємно нерозчинних рідин
склад пари над киплячою сумішшю постійний і не залежить від
співвідношення компонентів у розчині.
Відповідно до закону Дальтона (за умови застосування до пари кожного з компонентів
рівняння Менделєєва — Клапейрона), парціальний тиск рА даного
компонента А пропорційно його мольной частці уА в парі:
де Р — загальний тиск пари
над сумішшю.
Тоді
При постійній температурі
тиску Pa і Pb постійні й, отже, постійне відношення
уА / ув. Співвідношення між кількостями Ga і Ge компонентів у парі визначиться в такий
спосіб:
(8.6)
тт
■ - PaMA
Безрозмірний комплекс ———
називається критерієм складу і
Pb^B
входить у критеріальні рівняння, що описують масообмін при дистиляції з водяною парою.
З виразу
(8.6) випливає: кількість компонента,
що дистилюється за рахунок
Витрата водяної пари Gb:
(8.7)
де Ga —
масова витрата відганяємого компонента, що відганяється;
Ma і Me — молекулярні маси компонента, що відганяється і водяного пару;
Pa і Pe — тиск насиченої пари.
Зауважимо, що
дійсна кількість компонента, що дистилюється завжди менше розрахованого
за співвідношенням (8.7), тому що через короткочасний контакт
рідини і пари фазова рівновага не досягається. Іншими словами, ступінь насичення парової суміші компонентом, що
дистилюється, ф < 1 в рівнянні (8.7) виводять коефіцієнт насичення.
(8.8)
Температуру перегонки з водяною
парою можна визначити, користуючись графіком залежності тиску
пари чистих компонентів від температури (рис. 8.7). Криву тиску пари води на цьому графіку наносять від тиску, що дорівнює атмосферному, до нуля. Абсциса точки перетинання кривих для води і даної речовини визначить шукану температуру дистиляції їп.
Рис. 8.7. До
визначення температури дистиляції в точці водяної пари: 1 —
бензол; 2 — толуол; 3 — анілін
Дистиляція з інертним газом. При перегонці сумішей замість водяної пари іноді використовують
інертні гази, наприклад азот, двоокис
вуглецю й ін. Дистиляція в потоці інертного газу, що не конденсується, дозволяє більше знизити
температуру випару суміші, що розділяють, чим при дистиляції в потоці водяної пари, де
це зниження обмежене температурою його конденсації.
8.3. Ректифікація
Призначення
процесу ректифікації
Розглянутими методами простої
дистиляції рідка суміш, як було показано, піддається
поділу на множину фракцій різноманітного складу, але не може бути розділена на індивідуальні компоненти. Втім, якщо дистилят, отриманий
у процесі простої дистиляції, піддати
вдруге простій дистиляції, дистилят, що
знову утвориться, потім знову піддати тому самому опрацюванню
і т. д., то після деякого числа таких
операцій можна одержати маленьку кількість практично чистого
компонента, що низько кипить. Цим самим шляхом можна одержати також невелику кількість практично чистого компонента, що високо
кипить. Крім низького виходу практично чистих компонентів і
необхідності установки великого числа дистиляційних кубів і конденсаторів, здійснення зазначеного процесу необхідні було б значні витрати
тепла і холоду на багато разовий випар рідин і конденсацію пари.
1 ... 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 ... 157 Повернутися на початок книги
