2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Razdvajanje destilacijom će biti lakše što je veća (veća od 1) relativna volatilnost A u odnosu na B. Generalno, relativna volatilnost αi, j komponente i u odnosu na j je definirana kao omjer između ravnoteže omjeri komponente i i komponente j.
Ki i Kj su ravnotežni odnosi za svaku od komponenti. Referentna komponenta uvijek mora biti teška komponenta (sa visokom tačkom ključanja). Na modelima ravnoteže također možemo proučavati u hemijskoj termodinamici ravnotežu tekućina-para.
Ako za binarni sistem predstavimo konstantni ukupni pritisak, sastav pare i tečnosti u ravnoteži (dijagram y, x na slici ispod), lako možemo vizualizovati razdvajanje destilacijom kao jednostavno ili složeno. Što je kriva ravnoteže dalje od dijagonale, to će biti lakše odvajanje destilacijom. Na slici je odvajanje destilacijom lakše nego u slučaju b.
Diagrami ravnoteže y, x.
Frakcijska destilacija
Oprema koja pospješuje prijenos mase i topline između tokova zasićene tekućine i pare poznata je kao "destilacijski stupacfrakcionisan”. Sastoji se od cilindričnog spremnika unutar kojeg se nalazi niz unutrašnjih ploča između kojih para i tekućina kruže u protustruji. Dve faze prisutne u svakom "spratu" prolaze kroz prenos mase i toplote i pretpostavlja se da su u ravnoteži kada napuste svaki sprat.
Na vrhu kolone generalno se nalazi kondenzator koji kondenzuje paru koja dolazi iz kolone, budući da je deo kondenzata zvanog refluks koji se šalje na gornju ploču.
Omjer refluksa (R) je omjer između brzine protoka proslijeđene struje i brzine protoka struje proizvedene na vrhu, koja napušta kolonu destilata.
U dnu stuba nalazi se revaporizator koji isparava deo struje tečnosti od baze do donje ploče, gde ulazi u obliku pare.
Stok povučen na dnu kolone naziva se ostatak, slika ispod pokazuje šematski šta je kolona za frakcionu destilaciju
Šema kolone za frakcionu destilaciju.
Efikasnost destilacijske kolone
Tanjir u koloni za destilaciju ne poklapa se baš sa ravnom ravnotežom. Zapravo, za postizanje ravnoteže poda uvijek je potrebno više od jedne ploče. U praksi, razdvajanje u svakoj fazi nikada ne postiže ravnotežu između tečnosti i pare, pa je iz tog razloga teorijsko razdvajanje postignuto upod u ravnoteži odgovara, u stvarnosti, više od jedne ploče. Omjer broja teoretskih "spratova" potrebnih za razdvajanje prema broju spratova koje kolona ima označava efikasnost kolone.
Efikasnost je funkcija različitih parametara (vrsta poda, relativna isparljivost jedinjenja, viskoznost tečnosti, površinski napon tečnosti, itd.) i obično se izračunava na osnovu empirijskih korelacija o kojima ćemo raspravljati druga prilika.
Broj spratova neophodnih za odvajanje zavisi suštinski od nekoliko parametara: relativne volatilnosti različitih komponenti, radnog pritiska i omjera refluksa. Kolona za frakcionu destilaciju može lako imati više od 100 spratova.
Situacija ukupnog refluksa (sav kondenzat se vraća na vrh kolone, bez povučenih proizvoda ili hrane) omogućava definisanje minimalnog potrebnog broja spratova. Minimalna situacija refluksa odgovara beskonačnom broju spratova potrebnih za razdvajanje.
Lokacija napajanja utječe na broj potrebnih spratova i na cjelokupni rad općenito, tako da napajanje mora biti uvedeno na način da smetnje u sistemu budu minimalne (idealna situacija odgovara da postoji sastave i identične temperature između toka hrane i onih na dnu hrane).
