Дистилляционные процессы. Физико-химические основы. Закон Рауля. Уравнение равновесной линии, относительная летучесть. Изображение процессов дистилляции на у-х и t-x-y диаграммах.

Дистилляция (distillatio — стекание каплями) — перегонка, разделение жид смесей на отличающиеся по составу фракции.

Основана на различии в составах жидкости и образования из нее паров. Дистилляция обычно осуществляется путем частичного испарения и последующей конденсации пара. Отогнанная фр (дистиллят Д) обогащена относительно более летучими (низкокипящими) компонентами, а не отогнанная жидкость (кубовый остаток) менее летучими (высококипящими).

Если из исходной отгоняется не одна фракция, а несколько, то такой дистиллят называется фракционной или дробной. В зависимости от условий процесса, дистилляция бывает молекулярной и простой.

Простая дистилляция — проводиться при таких р, когда длина свободного пробега молекул намного меньше, чем расстояние между поверхностями испаряющийся Ж и конденсацией пара. t такого процесса опр-ся условиями фазового равновесия между Ж и паром. Если необходимо понизить t, то применяют Д под вакуумом, с вод паром или инерт газами.

Аппараты, кот исп-ся при простой Д дел-ся на емкостные и пленочные. В емкостных аппаратах нах-ся большой объем Ж и происходит интенс перемещивание в результате кипения.

Молекулярная Д – основана на зависимости скорости испарения в-ва от его молекулярной m при t ниже t кипения Ж и низких р. При этом длина своб пробега молекул уже соизмерима с расстояниями между поверх конденсации пара и испар Ж. При этом молекулы соударяются от-но редко и двигаются незав друг от друга. Расход и состав паровой фазы оп-ря скоростями испарения отд компонентов. Но не один из процессов не дают возможность получить продукт с опр концентрации. Для получ продукт с опр концентрацией и высоким выходом ис-ся процесс ректификации

Закон Рауля связывает давление насыщенного пара над р-ром с его составом; он формулируется следующим образом:

Парциальное давление i-ого компонента в идеальном р-ре равен произв парц р насыщенных паров, при данной t, на мольную концентрацию компонента в жид фазе. р_i=P_ix_i, Р нас паров каждого комп вычисляетсч по формуле Антуана tgP=A-B/(C+t). А,В,С опр-ся экспериментально.

Ж начинае кипеть при t, при кото рой р ее насыщ паров =р внешн

среды.

π=∑р_i=р_нккх`+р<sub>вкк</sub>(1-х`). получаем уравнение для построения нижней изобары х`=(π- р<sub>вкк</sub>)/ (р<sub>нкк</sub>-р<sub>вкк</sub>). По з-ну Дальтона, парц р компонента газ смеси = произв р в системе на мольную долю компонента в газ смеси. При р=const,з-н Рауля-Дальтона: р<sub>i</sub>=P<sub>i</sub>x<sub>i</sub>= πу<sub>i</sub>, получаем уравнение верхней изобары у`=(р_нкк х`)/ π.

Уравнение равновесия фаз: для НКК - у`=(р<sub>нкк</sub> х)/ π, ВКК – (1-у`)=(р₂ (1-х`))/ π. если разделить, р<sub>1</sub>/р<sub>2</sub>=α-получим коэффициент летучести. Уравнение равновесия фаз бинарной смеси и устанавливает зависимость между равновесными концентрациями в жидкой и паровой фазах.у`/(1- у`)=α(x`/(1-x`)). уравнение представляет собой гиперболу, изгиб которой зависит от α.

на х-у диаграмме построена кривая равновесия жидкой и паровой фазы при внешнем давление π при t_a-w. полученные при разных температур t равновесные составы жидкой x` и паровой y` фаз при давление π могут быть представлены в системе координат t-x,y. по оси абсцисс отложениы концентрации x` и y`, отвечающие разным температурам t.