9.Перегонка рідин.

Перегонка рідин являє собою процес, в якому рідка суміш, що розділяється, нагрівається до кипіння, а пар, що утворився відбирається і конденсується. В результаті отримуємо рідину, склад якої відрізняється від складу вихідної суміші.

Розділення перегонкою базується на різній летючості компонентів суміші при одній і тій же температурі. Тому при перегонці всі компоненти суміші переходять в пароподібний стан в кількостях, пропорційних їх фугітивності.

В багатьох випадках вихідна суміш є бінарною, тобто складається з двох компонентів. Пар, що отримується при її перегонці містить відносно кількість легколетючого, або низькокиплячого, компонента (НК), ніж вихідна суміш. Тому, в процесі перегонки рідка фаза збіднюється, а парова фаза збагачується НК. Рідина, що не випарувалася, має склад більш багатий важко летючим, або висококиплячим компонентом (ВК).

Ця рідина називається залишком, а рідина, отримана в результаті конденсації парів, -дистилятом, або ректифікатом.

Ступінь збагачення парової фази НК при інших рівних умовах залежить від виду перегонки. Існує два принципово різних вида перегонки: 1) проста перегонка (дистиляція) і 2) ректифікація.

Дистиляція (проста перегонка) являє собою процес одноразового часткового випаровування рідкої суміші і конденсації парів, що утворюються.

Значно більш повніше розділення рідких сумішей на компоненти досягається шляхом ректифікації.

Ректифікація являє собою процес багатократного часткового випаровування рідини і конденсації парів. Процес здійснюється шляхом потоку пару і рідини, які мають різну температуру, і проводяться звичайно в колонних апаратах. При кожному контакті з рідини випаровується переважно НК, котрим збагачуються пари, а з парів конденсуються переважно ВК, які переходять в рідину. Такий двосторонній обмін компонентами, що повторюється багато раз, дозволяє отримати в кінцевому рахунку пари, які являють собою майже чистий НК. Ці пари після конденсації в окремому апараті дають дистилят (ректифікат) і флегму - рідину, яка повертається для зрошення колони і взаємодії з парами, що піднімаються. Пари отримують шляхом часткового випаровування знизу колони залишку, є майже чистим ВК.

Процеси перегонки здійснюються періодично або безперервно.

9.1. Характеристики двофазних систем рідина - пар.

Якщо система складається з двох компонентів (К=2) і між ними не проходить хімічна реакція, то при наявності рідкої та парової фаз число фаз Ф=2. Згідно правилу фаз, число ступенів свободи такої системи складне: С=К+2-Ф=2+2-2=2

Тому, з трьох незалежних параметрів, які повністю визначають стан системи: температури t, тиску Р і конденсації С - можна довільно вибрати будь - які два ; при цьому визначиться значення третього параметра, котре вже не може бути довільним.

У зв'язку з цим для фізико-хімічної характеристики бінарних систем рідина - пар користуються так званими фазовими діаграмами. Якщо позначити через X склад рідкої фази, а через У - склад парової фази, то, приймаючи t=const, можна побудувати графік залежності тиску пару від складу рідини (діаграма Р-х). Аналогічно, вважаючи постійним тиск парів (P=const), зображують на площині залежність температури кипіння рідини і конденсації парів від складу рідкої та парової фаз (діаграма t-x-y). При P=const t=const знаходять залежність між рівноважними складами фаз, котра зображується діаграмою рівноваги (діаграма у-х).

Вигляд цих залежностей визначається взаємною розчинністю компонентів рідкої суміші і іншими їх властивостями.

Класифікація бінарних сумішей

В залежності від взаємної розчинності компонентів розрізняють суміші рідин:

з необмеженою взаємною розчинністю;

взаємно нерозчинні;

обмежено розчинні один в одному.

Суміші з необмеженою взаємною розчинністю компонентів в свою чергу поділяються на ідеальні суміші з позитивним або від'ємним відхиленням від закону Рауля.