wymagania� bmp

* 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Rysunku 3.10

Zależność składu pary nad doskonałym roztworem dwuskładnikowym od składu roztworu

nałym, od składu roztworu przedstawiono na rysunku 3.10. Na osi odciętych zaznaczono ułamki molowe składników, na osi rzędnych - prężności ich par. Z wykresu wynika, że odcinek X jest równy 2Xj, a odcinek J jest równy sumie odcinków + J₂. Jeżeli weźmiemy pod uwagę odcinek J to w roztworze złożonym z 0,8 ułamka molowego składnika B i 0,2 ułamka molowego składnika A skład pary nad roztworem jest inny. Mamy bowiem prężność pary p_B równą 0,8 i prężność pary p_A równą 0,1 ich prężności wyjściowych. Jeżeli zatem zawartość składnika łatwiej lotnego B w cieczy jest czterokrotnie większa niż trudniej lotnego składnika A, to jego zawartość w parze jest ośmiokrotnie większa. Możemy powiedzieć, że para znajdująca się w stanie równowagi z roztworem jest zawsze bogatsza w składnik bardziej lotny o większej prężności pary, a niższej temperaturze wrzenia.

Fakt, że w warunkach izobarycznych, w temperaturze wrzenia jednorodnej mieszaniny dwóch cieczy skład pary jest inny niż skład cieczy, wykorzystuje się do rozdzielania mieszanin ciekłych na drodze destylacji. Destylacja polega na przeprowadzeniu substancji w stan pary, a następnie skropleniu pary i zebraniu skroplonej cieczy w oddzielnym naczyniu. Wykres równowagi fazowej ciecz-para w warunkach izobarycznych przedstawiono na rysunku 3.11.

	para			■"cła	cz
			\	+ P	ara.		dacz
	K

skład, % mol.

100% £

Na rysunku 3.11 dolna krzywa przedstawia zależność temperatury wrzenia od składu mieszaniny ciekłej A i B, krzywa górna - zależność temperatury kondensacji (skraplania) od składu mieszanin par A i B. Jeżeli równomolową mieszaninę A i B, której skład przedstawia punkt X|, ogrzeje się do temperatury wrzenia 7j, powstające pary będą miały skład jc₂ i będą bogatsze w niżej wrzący składnik, gdyż zawierają 80% A.

Rysunku 3.11

Wykres równowagi fazowej dla układu ciecz-para.

temperatury wrzenia czystych składni-

Jeżeli część pary zostanie odprowadzona z układu, to punkt reprezentujący na wykresie skład cieczy przesunie się na prawo, tzn. względna zawartość B w mieszaninie ulegnie zwiększeniu, a temperatura wrzenia ulegnie podwyższeniu.

W wyniku dalszej destylacji mie- t„, T„° -szaniny otrzyma się destylat sto- ków A i B

pniowo coraz bogatszy w składnik B, lecz wszystkie jego frakcje będą zawierały oba składniki. Efektywność rozdzielenia drogą destylacji można zwiększyć, jeżeli parę o składzie    skropli się, a powstałą ciecz ponownie ogrzewając, doprowadzi do sta

nu równowagi z fazą gazową. Tym razem para będzie miała skład x₃ i będzie jeszcze bardziej wzbogacona w niżej wrzący składnik A. Powtarzając ten proces wielokrotnie można otrzymać końcowy destylat będący prawie czystym składnikiem A. Proces ten, zwany destylacją frakcyjną, prowadzi się w kolumnie destylacyjnej (zwanej wówczas deflegmatorem lub kolumną rektyfikacyjną), w której na dużej powierzchni zachodzi wielokrotna wymiana między fazą ciekłą i gazową.

3.4.4. Odchylenia od prawa Raoulta

Rysunku 3.12

Prężność sumaryczna i prężności cząstkowe par układu: woda (A) -metanol (B)

W przypadku, gdy roztwór ciekły jest niedoskonały, a z takimi układami mamy na ogól do czynienia, wykres zmian zarówno cząstkowych prężności par, jak i prężności sumarycznej wraz ze zmianą składu roztworu odbiega od linii prostych (przedstawionych na rys. 3.10). Na rysunku 3.12 przedstawiono wykres zależności prężności par cząstkowych i sumarycznej od składu mieszaniny woda (A) - metanol (B), układu wykazującego dodatnie odchylenia od prawa Raoulta, a na rysunku 3.13 tego samego typu zależność dla układu aceton (A) - chloroform (B), wykazującego ujemne odchylenia od prawa Raoulta.

W takich przypadkach krzywe zależności temperatur wrzenia od składu par i składu cieczy w warunkach izobarycznych wykazują minimum lub maksimum. Przebieg wykresu równowagi fazowej dla układu ciecz-para o minimum temperatury wtzenia przedstawiono na rysunku 3.14. Występuje ono przy dodatnim odchyleniu od prawa Raoulta. Krzywe są styczne w punkcie O. W punkcie tym ciecz i para będąca w równowadze z cieczą mają identyczny skład. Ciecz o składzie x_a destyluje w stałej temperaturze, nie zmieniając swego składu. Analogiczne właściwości ma układ wykazujący maksimum temperatury wrzenia, występujące przy ujemnym odchyleniu od prawa Raoulta, przedstawiony na rysunku 3.15.

Mieszaniny cieczy zachowujące stały pJJność sumaryczna i prężności czą- ^skła<| ^{w czas,e} destylacji nazywane są mie-stkowe par układu: aceton (A) — chloro- szaninami azeotropowymf. Mieszanin tego form(B)    typu nie można rozdzielić na składniki na