Оборудование для Вашей лаборатории

Наши партнеры:

Наши контакты:

тел./факс
(4812) 31-08-84,
(4812) 31-74-79,
(4812) 31-74-99.

Предыдущая Следующая

Теоретической тарелкой (а также теоретической ступенью разделения) называют некоторую (условную!) единицу колонки, где обогащение легколетучим компонентом соответствует термодинамическому равновесию между паром и жидкостью (уравнение [64а]). Любая реальная тарелка колонки не достигает эффективности одной теоретической тарелки.


Рис. А.65. Принципиальная схема процесса ректификации.

а — графическое определение теоретического числа тарелок; б — схема, дающая представление о тарелках.

Число теоретических тарелок, необходимых для разделения бинарной смеси, выражается в уравнении [А.64г] показателем степени, который можно рассчитать, решив уравнение относительно л для смеси исходного и желаемого состава.

Если а = 1, уравнение [А.52] приводит к прямой у = х, которая проходит через начало координат и имеет тангенс угла наклона, равный 1 (рис. А.65, а и А.66). Для а > 1 получаются кривые, причем их кривизна увеличивается с ростом а (равновесные кривые). На рис. А.66 представлены три такие кривые. Кроме них приведена еще кривая с перегибом (^-образная кривая). Очевидно, что в точке пересечения последней с прямой а = 1 разделение при помощи перегонки окажется невозможным; речь идет о кривой для азеотропной смеси. Этот случай нельзя описать уравнением [А.52], 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, соответствующее уравнениям [А.64а — А.64г], можно установить и графически с помощью диаграммы х/у, т. е. равновесной кривой (рис. А.65, а).

При испарении бинарной смеси исходного состава х\ получается пар состава.^, при охлаждении которого образуется конденсат того же самого состава х2. Этот конденсат (Хг) при повторном испарении дает пар состава у2, а после конденсации новый конденсат состава хз. Таким образом, состав жидкость — пар меняется «ступенчато», каждый «шаг» ступеньки находится между прямой с углом наклона 45° (поскольку^ = х„+\) и равновесной кривой; в конце концов ступеньки поднимаются к заданному (желательному) составу дистиллята. Число ступенек как раз равно числу теоретических тарелок, необходимому для разделения смеси. Очевидно, что их число тем меньше, чем большую кривизну имеет равновесная кривая, т. е. чем больше а.


Рис. А.66. Равновесные кривые.     Рис. А.67. Определение числа

теоретических тарелок по разности температур кипения компонентов.

Поскольку каждая кривая вблизи х = 1 (полное, или 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. учебники физической химии), т. е. ее поведение приближается к идеальному, то а можно рассчитать также, зная температуру кипения (в Кельвинах) чистых компонентов. На рис. А.67 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.


Предыдущая Следующая

Поиск по сайту

Литература

Доставка продукции:

ООО "Автотрейдинг"

Ж/Д перевозка (контейнера)

Собственный транспорт

Любая транспортная компания на Ваш выбор!

Последние материалы