химический каталог




Органикум. Том 1

Автор X.Беккер, Г.Домшке, Э.Фангхенель и др.

ации получим

Уп

? =ап.

1-х,

При этом достигается более эффективное разделение.

Процесс многократного испарения и конденсации (ректификация) осуществляется в ректификационных колонках, в которых пар и жидкость движутся противотоком. Проще всего это понять на примере тарельчатой колонки, в которой на каждой тарелке в известной степени происходит новая перегонка (рис. 51,6).

Теоретической тарелкой (а также теоретической ступенью разделения) называют некоторую (мысленную!) единицу колонки, где обогащение легко72

2. Способы разделения веществ

73

летучим компонентом соответствует термодинамическому равновесию между паром и жидкостью [(уравнение (А.7а)]*.

Число теоретических тарелок, необходимых для разделения бинарной смеси, выражается в уравнении (А.7г) показателем степени, который можно рассчитать, решив уравнение относительно я для смеси исходного и желаемого состава.

Если <х=1, уравнение (А.7) приводит к прямой у—х, которая проходит через начало координат и имеет тангенс угла наклона, равный 1 (рис. 51, а и 52). Для а>1 получаются кривые, причем их кривизна увеличивается с ростом а (равновесные кривые). На рис. 52 представлены три такие кривые. Кроме них приведена еще кривая с перегибом (S-образная кривая). Очевидно, что в точке пересечения последней с прямой (а=1) разделение при помощи перегонки окажется невозможным; речь идет о кривой для азеотроп-ной смеси. Этот случай нельзя описать уравнением (А.ба), поскольку оно составлено в предположении, что вещества ведут себя как идеальные. Более подробно об азеотропной перегонке см. разд. А.2.3.5.

Изменение концентрации вещества в процессе ректификации, соответст-. вующее уравнениям (А.7а—А.7г), можно установить и графически с помощью диаграммы х—у, т. е. равновесной кривой (рис. 51, а). При испарении бинарной смеси исходного состава х, получается пар состава у и при охлаждении которого образуется конденсат того же самого состава х2. Этот конденсат (хг) при повторном испарении дает пар состава уа, а после конденсации новый конденсат состава *3. Таким образом, состав жидкость — пар меняется «ступенчато», каждый «шаг» ступеньки находится между прямой с углом наклона 45° (поскольку yn=xn+t) и равновесной кривой; в конце концов ступеньки поднимаются к заданному (желательному) составу

* Любая реальная тарелка колонки не достигает действия одной теоретической тарелки.

дистиллята. Число ступенек как раз равно числу теоретических тарелок, необходимому для разделения смеси. Очевидно, что их число тем меньше, чем большую крнвизиу имеет равновесная кривая, т. е. чем больше а.

Поскольку каждая кривая вблизи *=1 (полное нли 100%-ное разделение) всегда близко прилегает к прямой с наклоном 45°, для достижения высокой чистоты дистиллята необходимо большое число теоретических тарелок.

Если жидкость подчиняется правилу Пикте — Трутона (относительно постоянства энтропии испарения см. учебник физической химии), т. е. ее поведение приближается к идеальному, то о можно рассчитать также, зная температуру кипения (в Кельвинах) чистых компонентов. На рис. 53 на осях отложены минимальное число теоретических тарелок, необходимое для разделения эквимолярной бинарной смеси (при полном флегмировании, см. ниже), и разность температур кипения разделяемых компонентов (три приведенные прямые соответствуют разной степени чистоты дистиллята). Очевидно, что при необходимости получения дистиллята высокой чистоты требования, предъявляемые к ректификационной колонке, значительно возрастают.

Разность температур тигения

чомпомкгтгоя, 'С —

Рис. 52. Равновесные кривые. Рис. 53. Определение теоретического

числа тарелок по разности температур кипения компонентов.

Предшествующие рассуждения относятся только к такому случаю, когда при ректификации дистиллят не удаляется из системы, а, напротив, весь конденсат вновь возвращается в ректификационную колонку (полное флег-мирование).

Однако на практике эти равновесия нарушаются, поскольку часть конденсата уходит в виде дистиллята. В качестве флегмы противотоком к парам в колонку стекает только оставшаяся часть конденсата. В ректификационной колонке таким образом устанавливается следующий баланс: общее количество жидкости, перешедшей в пар, равно сумме масс флегмы R и дистиллята D

G = R + D (А.8)

Для того чтобы найти абсолютные количества отдельных компонентов (в основу расчета положена концентрация легкокипящего компонента), следует умножить количество жидкости, перешедшей в пар, количество флегмы и дистиллята на соответствующие мольные доли

Gy = Rx + DxD (А.9)

Введение в лабораторную практику

^'^^^^^^^ -Ре на некоторой высо.

же высоте в колонке; *„ _„0 коте^Ш * ЖИД0КЙ *азе на ™й

нение (А.8) на (А.9), получим концентрация в дистилляте. Поделив урав(А. 10)

1+V ^ 1+v

vuUfc ™а

^UJWb^ -елок эту прямую

75

2. Способы разделения веществ

динат. При бесконечно большом флегмовом числе наклон рабочей прямой приближается к наклону 45°, причем такая прямая одновременно определяет минимальное число тар

страница 23
< 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

Скачать книгу "Органикум. Том 1" (9.50Mb)


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

 

 

Реклама
аренда телевизионной панели владивосток
Компания Ренессанс монолитная лестница цена - оперативно, надежно и доступно!
кресло офисное manager
склад хранение мебели одежды

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
(10.12.2016)