DESTYLACJA

Rozdział ciekłych mieszaniu dwu- i wieloskładnikowych przez odparowanie lotnych składników dla danej T i p, a następnie skroplenie ich i zebranie w odbieralniku.

Rozdział składników różnice w lotności faza gazowa uzyskana przez częściowe odparowanie roztworu ciekłego ma inny skład niż roztwór pierwotny.

Transport na drodze dyfuzji cząsteczek składnika lotnego do oparów (równowaga ciecz-para)

Dostarczona energia cieplna przekształcana jest w energię ciepła parowania.

Im β jest większe tym łatwiej składnik przechodzi do pary

gdzie:

β_A – lotność składnika A

p_A – ciśnienie cząstkowe składnika A (para)

x_A – ułamek molowy składnika A (cieczy)

Roztwór doskonały

p_A = P_A * x_A

P_A – prężność pary składnika A nad czystym roztworem

Dla x_A = 1 β_A = p_A = P_A

Lotność czystej substancji jest równa prężności pary nasyconej tej substancji

Roztwory doskonałe:

1. Prawo Clapeyrona

2. Prawo Raoulta (ciecz)

3. Prawo Daltona (para)

   • P = p_A + p_B­

p_A = p_A * x_A <-- roztwór dwuskładnikowy x_A+ x_B = 1

P = p_A (x_A) + p_B (1-x_A)

• prężność pary (P) nad roztworem zmienia się wraz ze zmianą stężenia ułamkowego, co ma miejsce podczas destylacji

Destylacja prosta

• T_wrz < T_{wrz B}

• p_A > p_B

• składniki różnią się lotnością w sposób istotny

• nie jest wymagany duży stopień rozdziału

Ciecze rzeczywiste – roztwory niedoskonałe

Ciecze o odchyleniu dodatnim – azeotrop dodatni

Ciecze o odchyleniu ujemnym – azeotrop ujemny

• Wielkość i struktura składników

• Siły kohezji między cząsteczkami

Rozdział azeotropów jest znacznie trudniejszy aniżeli roztworów doskonałych – tym trudniejszy im linie porowate i skraplania przebiega bliżej.

Destylacja wielokrotna

• przebiega szeregowo: kolba – skraplacz-kolba 2-skraplacz 2

• otrzymuje się ostatecznie znacznie wyższe stężenie składnika bardziej lotnego aniżeli w przypadku destylacji jednostopniowej

Destylacja ciągła - rektyfikacja

• na półce zachodzi wymiana ciepła i masy

• składnik odparowuje z cieczy kosztem ciepła skraplania

• ciecz zuboża się w składnik wrzący w wyższej temperaturze

• wada: duże zapotrzebowanie na energię

Destylacja z parą wodną

• Obniżenie temp destylacji w przypadku wrzenia składnika w temp. wyższej od temp. wrzenia wody.

• Rozdzielenie cieczy lotnych od cieczy nielotnych z parą wodna.

Deflegmacja- przebiega samorzutnie lub dzięki wprowadzeniu deflegmatora. Częściowe skroplenie pary wzbogacenie pozostałej fazy parowej w składnik bardziej lotny

Zbierana faza ciekła – flegma

Destylacja cieczy o ograniczonej rozpuszczalności

1. Mieszanina jednorodna - obniżenie temp. poniżej t_R powoduje rozdzielenie na trzy układy

2. nasycony roztwór składnika B w rozpuszczalniku A

3. nasycony roztwór składnika A w rozpuszczalniku B

4. układ złożony z oddzielnych dwóch faz ciekłych

Destylacja membranowa

• na membranach porowatych

• zwykle hydrofobowe membrany, na których pory są wypełnione parą

• granica międzyfazowa ciecz-para

• rozbudowana powierzchnia międzyfazowa pozwala to na obniżenie temperatury reakcji (roztwór nie musi wrzeć, a mimo to paruje)

• stosowana: destylacja układów wrażliwych na temp. (brzeczka)

Destylacja alkoholu

• pędzenie wódki

• etanol t_wrzenie = 78,3 st.C

• roztwory wodne alkoholu wrzą w temperaturze 78,3 – 100 st.C (azeotrop)

• krzywa pary i cieczy zbiegają się przy stężeniu 89,5%

• rektyfikacja , dzięki wprowadzeniu deflegmacji pozwala na uzyskanie 97,2% obj. etanolu

• dalsze odwodnienie – zmniejszenie ciśnienia w układzie (70 mmHg – 100% etanolu)

• fuzle – alkohole wyższe usuwane poprzez sorpcję