химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

естве насадки чаще всего используют кольца Рашига — керамические кольца различных размеров. Лабораторные колонки наполняют стеклянными или металлическими колечками. Вообще же различных типов насадок очень много.

Строго говоря, точный механизм массообмена в ректификационной колонне до сих пор не установлен. Поэтому для описания процессов ректификации используют различные приближенные модели, основанные на анализе результатов разделения, получаемых экспериментально. Наиболее часто употребляемой на практике, но отнюдь не самой строгой, является модель, в которой ректификацию уподобляют фракционной перегонке и рассматривают как совокупность последовательных процессов однократного равновесного испарения.

Рассмотрим, согласно этой модели ректификацию, происходящую в тарельчатой колонне (рис. V. 16). Жидкость, подлежащая разделению, доводится до кипения в кубе /. Образующийся при этом пар поднимается на первую тарелку 2, проходя под колпачком. Поскольку температура на тарелке ниже„ чем в кубе, пар конденсируется на ней. Выделяющаяся при этом теплота конденсации нагревает скопившуюся на тарелке жидкость, и часть ее снова испаряется. Так от тарелки к тарелке происходит постепенное обогащение пара легколетучим компонентом, а жидкости — труднолетучим. Пар, образующийся на последней, верхней тарелке, поступает в холодильник # и там конденсируется. Дистиллят частично стекает обратно в колонку, а частично отбирается

Таким образом, если при фракционной перегонке состав исходной жидкости меняется только в результате отгонки первой порции пара, то при ректификации концентрация раствора, налитого в куб, непрерывно изменяется в результате постоянного удаления из колонны легколетучего компонента (в виде дистиллята). Иначе говоря, в процессе ректификации совмещаются простая перегонка жидкости в кубе и фракционная — по высоте колонны. Описанный выше тип ректификации называется периодическим-, его применяют преимущественно в лабораторной практике.

Рассмотрим процесс периодической ректификации, схематически изображенной на рис. V. 17. Предположим, что колонна, применяемая для разделения бинарной системы, имеет четыре идеальные тарелки, каждую из которых можно уподобить прибору однократного испарения. Тогда при. испарении жидкости состава первые порции дистиллята будут иметь состав Jt^2.

В результате удаления из колонны первых порций дистиллята жидкость обедняется легколетучим компонентом и точка ее состава сдвигается в направление начала координат [состав жидкости лг^*, состав сконденсированного пара jtg'j. При дальнейшей ректификации точка состава кубовой жидкости достигает начала координат, т. е. в кубе останется один высококи-пящий компонент. Если для ректификации взять колонну с достаточным числом тарелок, то в дистилляте окажется чистый легколетучий компонент, а промежуточная фракция сократится до минимума.

Число актов однократного испарения, необходимое и достаточное для полного разделения бинарной системы на чистые компоненты, равно числу ступенек, которое укладывается между равновесной кривой и биссектрисой (рис. V. 18). Оно зависит прежде всего от свойств самой системы, т. е. различия в составах фаз.

При наличии в системе азеотропа разделение раствора на чистые компоненты путем простой перегонки или ректификации невозможно, так как составы пара и жидкости в случае экстремума давления и температуры одинаковы и массообмен между фазами отсутствует.

Если система имеет минимум на кривой зависимости температуры кипения от состава, то из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента меньше, чем в азеотропе (точки слева от точки состава азеотропа), в результате ректификации можно получить дистиллят, практически равный составу азеотропа, а в кубе — чистый труднолетучий компонент (рис. V. 19). Из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента больше, чем в азеотропе (точки справа от точки состава азеотропа), путем ректификации можно получить также дистиллят, близкий по составу азеотропу, а в кубе — низкокипящий компонент. В процессе ректификации точка состава кубовой жидкости, расположенная слева от азеотропа,. смещается к началу координат, а первым погоном при достаточном числе тарелок является азеотроп. Справа от азеотропа при таком же составе начального дистиллята точка состава кубовой жидкости сдвигается в сторону чистого низ коки пящ его компонента.

Если система имеет максимум на кривой зависимости температуры кипения от состава, то из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента меньше, чем в азеотропе,, при ректификации с достаточным числом тарелок может быть-получен в дистилляте чистый труднолетучий компонент, а в-кубе—азеотропный раствор. Из растворов, в которых концентрация легколетучего компонента больше, чем в азеотропе, путем ректификации можно получить в дистилляте чистый компонент, а в кубе — также азеотропный раствор (рис. V. 19, б).

Рве. V. 19. Процесс периодической ректификации бинарных растворов для систем:

а — имеющих максимум давления пара на изотермической кривой (минимум температуры — иа изобарической кривой); б— имеющих минимум давления пара на изотермической кривой (максимум температуры — на изобарической кривой),

2ва

Отметим также, что, кроме рассмотренной выше периодической ректификации, в промышленности чаще применяют непрерывную ректификацию. В колоннах непрерывного действия исходная жидкость не наливается в куб перед работой, а все время подается в середину колонны на тарелку, которая носит название питающей. На этой тарелке часть исходной жидкости испаряется и поднимается вверх в виде пара навстречу флегме, стекающей с вышележащих тарелок. Другая часть исходной жидкости, не превратившаяся в пар, стекает в виде флегмы и вступает в контакт с поднимающимся из куба паром. Ввиду того, что в лаборатории колонки непрерывного действия не применяют, мы не будем здесь останавливаться более подробно на ректификации этого типа.

Как было сказано выше, степень разделения веществ при ректификации зависит не только от свойств системы, но и от конструкции прибора. Критерием способности колонны к разделению смесей служит так называемая эффективность, определяемая обычно числом теоретических тарелок. Число теоретических тарелок измеряется числом актов однократного испарения, приводящим к той же степени разделения данной системы, какая может быть достигнута на исследуемой колонне. Для расчета эффективности необходимо определить составы пара и жидкости, получающиеся при ректификации какой-либо бинарной системы на исследуемой колонне, а затем подсчитать число актов однократного испарения, которое привело бы к таким же результатам. Это можно сделать различными способами. В основе любого метода определения эффективности лежит кривая составов равновесных фаз, предварительно полученная для данной системы на приборе однократного испарения.

Наиболее прост и нагляден графический метод расчета эффективности, заключающийся в подсчете числа ступенек, укладывающихся на диаграмме равновесий жидкость—пар между точками сост

страница 84
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
батареи отопления биметаллические итальянские цена
кастрюли лучшие
изменить порядок общения с ребенком определенный судом
вентилятор радиальный вран 9-8, тип а112ма8 цена в астане

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(07.12.2016)