DAMIR&SILVANA DESTILACIJA. Title goes here

Transcript

1 DMIR&SILVN DESTILCIJ Je tehnološka oeracija kojom se tekuća smjesa hlaivih komonenata isaravanjem i naknadnim ukaljivanjem ara razdvaja na relativno čiste komonente Destilacija se zasniva na različitoj hlaivosti komonenata smjese kod iste temerature Radi toga se u u arnoj fazi nalaze sve komonente tekuće smjese Udio je ara lakše hlaive komonente u ari uvijek (osim kod azeotronih smjesa) VEĆI nego u tekućoj smjesi Isaravanje se dvojne tekuće smjese bitno razlikuje od isaravanja čiste tekućine Pregledno se isaravanje dvojne tekuće smjese može ratiti na t,-dijagramu Na tom dijagramu se daje ovisnost temerature ključanja (kondenzacije) o sastavu tekuće smjese ( ili are) kod konst. tlaka Na osi ordinata nanosi se tem. kjučanja tekuće smjese različitog sastava, a na osi ascisa molni udio lakše hlaive komonente u tekućoj smjesi i ari. Tako se dobivaju linije kondenzacije i linije ključanja tekuće smjese Još je regledniji,-dijagram na kojemu se ucrtavaju 1.linija tekuće smjese i 2.linija ukunog tlaka are 1. Predstavlja ovisnost tlaka are tekuće smjese o sastavu tekuće smjese ri tem. ključanja (t=konst.) 2. Predstavlja ovisnost sastava are nad tekućom smjesom o sastavu tekuće smjese Iz ovog dijagrama se može odrediti sastav tekuće smjese i are kod određenog tlaka i konst. tem. ili sastav are ako je oznat sastav tekuće smjese Na, dijagramu se na os ordinata nanose molni udjeli lakše hlaive komonente u ari, a na os ascisa molni udjeli lakše hlaive komonente u tekućoj fazi ri konst tlaku i tem. ključanja Ovdje se ucrtava ravnotežna krivulja koja rikazuje ovisnost sastava are o sastavu tekuće smjese kod određenog tlaka Ravnotežna krivulja i dijagonala kvadrata na, dijagramu omeđuje ostojanja dviju faza Isučenost ove krivulje u odnosu na dijagonalu kvadrata kod određenog tlaka ovisi o omjeru tolina isaravanja komonenata (r :r )

2 DMIR&SILVN ri r :r < 1; ovećanjem tlaka se smanjuje isučenost krivulje U stvarnosti idealnih tekućih smjesa NEM Međutim mnoge su tekuće smjese koje se destilacijom razdvajaju manje ili više slične idealnim tekućim smjesama PODJEL DVOJNIH TEKUĆIH SMJES Dijele se na tekuće smjese: 1. Čije se komonente međusobno miješaju u svim omjerima, tvoreći homogenu tekuću smjesu 2. Čije se komonente međusobno djelomično miješaju 3. Čije se komonente međusobno ne miješaju Tekuće smjese čije se komonente miješaju u svim omjerima dijele na IDELNE I RELNE PODJEL DVOJNIH TEKUĆIH SMJES Realne se tekuće smjese dijele na realne tekuće smjese s: 1. S ozitivnim i 2. Negativnim odstuanjem od Raoult-ovog zakona IDELNE TEKUĆE SMJESE Za idealne je tekuće smjese valjan ROULT-ov zakon Prema tom zakonu je arcijalni tlak are bilo koje komonente k jednak roduktu molnog udjela komonente u tekućoj smjesi k i tlaka are čiste komonente K ri istoj tem. = [ Pa] Parcijalni tlak komonente (isto vrijedi i za )

3 DMIR&SILVN IDELNE TEKUĆE SMJESE U oćem se obliku Raoult-ov zakon se može formulirati omoću ojma HLPIVOSTI koju je uveo LEWIS PRCIJLN je HLPIVOST bilo koje komonente idealne tekuće smjese α k jednaka roduktu hlaivosti čiste komonente kod tem. tekuće smjese α k i molnog udjela komonente u tekućoj smjesi k : α = α [ Pa] IDELNE TEKUĆE SMJESE Omjer je arcijalne hlaivosti komonente α k i hlaivosti komonente kod temerature smjese α k jednak KTIVITETU komonente a k u tekućoj smjesi: a K α = α Odstuanje od Raoultovog zakona je osljedica romjene aktiviteta molekula u tekućoj smjesi međusobno kemijsko djelovanje molekula, disocijacija, solvatacija IDELNE TEKUĆE SMJESE Za idealnu je linsku fazu valjan DLTON-ov zakon Prema jemu je arcijalni tlak bilo koje komonente u ari k jednak roduktu molnog udjela komonente u ari k i ukunog tlaka are : = [ Pa] IDELNE TEKUĆE SMJESE Omjer između tlaka are čistih komonenata i kod iste temerature je RELTIVN HLPIVOST komonenata α : = =α Relativnu hlaivost jedne komonente u odnosu na drugu može se ocijeniti i iz tlaka ara na istoj temeraturi Tlak i sastav tekuće smjese određuju temeraturu ključanja smjese i sastav are Temeratura ključanja i tlak smjese određuju sastav linske i tekuće faze množinski udjel komonente a u ari Ki= množinski udjel komonente b u ari K vrijednost mjera tendencije komonente da isari K vrijednost je funkcija temerature, tlaka i sastava i kada god su dvije od ove tri varijable zadane i treća je time određena Relativna hlaivost između komonenata a i b definirana je jednadžbom: α = a, b K K K vrijednost je mjera isarljivosti, a relativna hlaivost mjera lakoće ili teškoće searacije ko je relativna hlaivost između dvije komonente velika tada je razdvajanje komonenti destilacijom lako ko se vrijednost hlaivosti ribližava jedinici razdvajanje komonenti destilacijom vrlo teško a b

4 DMIR&SILVN Relativna je hlaivost komonenata α u realnoj tekućoj smjesi jednaka: α = : = γ γ Koeficijent aktiviteta γ i γ ovisi o molnom udjelu komonenata u tekućoj smjesi i i donekle o temeraturi Pozitivno odstuanje od Raoultovog zakona koeficijent aktiviteta veći od 1, a liniju arcijalnog tlaka i liniju ukunog tlaka isučenu rema gore Negativno odstuanje od Raoultovog zakona koeficijent aktiviteta manji od 1, a liniju arcijalnog tlaka i liniju ukunog tlaka isučenu rema dolje Krivulje se mogu ucrtati iz oznatih koeficijenata aktiviteta komonenata i iz ekserimentalno određenih sastava tekuća smjesa ara. zeotrone tekućine mogu imati jednu ili dvije tekuće faze zeotrona tekuća smjesa se s jednom tekućom fazom zovu HOMOGENI azeotroi, a s dvije tekuće faze HETEROGENI azeotroi zeotrona tekuća smjesa može nastati samo ako je omjer tlakova ara čistih komonenata kod iste temerature jedan 1 Odstuanje od Raoultovog zakona-nastaju azeotroi komonente s bliskim vrelištem različitog kemijskog tia komonente okazuju jake fizičke i kemijske interakcije TOPLINSKE POJVE KOD MIJEŠNJ Pomiješaju li se dvije tekućine iste temerature, nastala smjesa ima različitu temeraturu od temerature tekućina rije miješanja Ovisno o tekućinama koje se miješaju i temeraturi tekućina kao i omjerima u kojima se tekućine miješaju temeratura nastale smjese je VEĆ ili MNJ (rashladne smjese) od tem. tekućina koje se miješaju U vezi s tim uveden je ojam TOPLIN MIJEŠNJ

5 DMIR&SILVN JEDNOSTVN DESTILCIJ kod jednostavne (diferencijalne) se destilacije određena količina olazne smjese unosi u destilacioni kotao i grije do temerature ključanja ara koja se izdvaja iz tekuće smjese se nerekidno ukaljuje u kondenzatoru i kao destilat se odvodi van ostrojenja u rvim trenucima destilacije ima najviše lakše hlaive komonente, a kasnije se ta količina smanjuje kada je sastav destilata ostao jednak otrebnom molnom udjelu lakše hlaive komonente u destilatu, restaje destilacija radi toga ostatak u destilacionom kotlu nakon rovedene destilacije nije u ravnoteži s čitavom količinom destilata nego samo s onim dijelom are koja tog trenutka naušta destilacioni kotao JEDNOSTVN DESTILCIJ DESTILCIJ S DEFLEGMCIJOM destilacija se može rovoditi i tako da se jedan dio are koji naušta destilacioni kotao u deflegmatoru kondenzira kondenzat se vraća u destilacioni kotao, a reostali se dio are uvodi u kondenzator gdje se kondenzira i kao destilat izvodi iz ostrojenja kod destilacije s deflegmatorom može se odrediti stuanj kondenzacije kao omjer broja molova flegme koja se vraća kao kondenzat u destilacioni kotao i broja molova are koja se odiže iz destilacionog kotla DESTILCIJ S DEFLEGMCIJOM DESTILCIJ S VODENOM PROM ova destilacija rimjenjuje se za odjeljivanje hlaive komonente od nehlaive kod čega je uvjet da se hlaiva komonenta ne miješa s vodom rinci se sastoji u direktnom uvođenju regrijane vodene are u destilacioni kotao ri čemu se destilacija rovodi kod niže temerature nego što je temeratura ključanja komonente koja se odjeljuje

6 DMIR&SILVN komonente dobivene destilacijom s vodenom arom se ne miješaju destilat se sastoji iz dva sloja: vodeni sloj i sloj komonente koji se odjeljuje omoću dekantacije se može odijeliti jedan sloj od drugoga ukuni tlak are kod ove destilacije je jednak zbroju arcijalnog tlaka vodene are i arcijalnog tlaka komonenete koja se odjeljuje DESTILCIJ S VODENOM PROM Polazna smjesa Ogrijevna ara voda voda MOLEKULRN DESTILCIJ &Tvari osjetljive na ovišene temerature kao nr. vitamini, ne mogu se destilacijom ili rektifikacijom ri atmosferskom tlaku odijeliti iz tekuće smjese &destilacijom se kod sniženog tlaka smanjuje temeratura ključanja tekuće smjese & tekućine relaze u arovito stanje kod temerature znatno manje od vrelišta što je ISHLPLJIVNJE (ima manji intenzitet relaza tekućine u aru nego kao kod temerature ključanja) &također je oznato da je broj molekula koje s ovršine tekućine relaze u arovito stanje u jedinici vremena i kod relativno niske temerature veoma velik &veći se dio molekula are onovo ukaljuje zbog sudara s molekulama zraka ili are koje se nalaze nad ovršinom tekućine &koliko se molekula onovo ukalji ovisi ne samo o romjeni tlaka i temerature nego i o utu molekule are od ovršine ishlaljivanja do ovršine ukaljivanja &u industriji se učin ostrojenja može ovećati ako se tekuća smjesa miješa i na taj način izjednačava sastav o čitavom volumenu tekućine &molekularnom destilacijom moguće je odijeliti komonente iz azeotronim smjesa POSTROJENJ Z MOLEKULRNU DESTILCIJU &dijele se na: 1. Postrojenja s adajućim filmom (slojem) 2. Postrojenja s rotirajućim filmom glavni je dio ostrojenja uređaj za otlinjavanje, destilacioni kotao i uređaj za održavanje niskog tlaka u uređaju za otlinjavanje se iz olazne smjese uz grijanje izdvaja otoljeni lin destilacioni kotao ima romjer 0,5 m, visine je 2 do 10 m olazna tekuća smjesa se reko uređaja za doziranje uvodi na oliranu grijalicu destilacionog kotla o kojoj se giba u obliku tankog sloja grijalica se nalazi u staklenom laštu na čijim se ovršinama ukaljuje ara

7 DMIR&SILVN u međurostoru se između grijalice i staklenog lašta (kondenzatora) održava niski tlak vakuum umom ri dnu se destilacionog kotla osebnim umama odvodi dio neisarene tekuće smjese i dio destilata koji ada o stijenkama staklenog lašta P r i k l j u č a k n a v a k u u m u m u redgrijač rotametar Uređaj za otlinjavanje Priključak na vakuum Destilacioni kotao (grijalica) kondenzator DESTILCIJ S PDJUĆIM FILMOM Stakleni lašt Polazna smjesa ostatak destilat MOLEKULRN DESTILCIJ S ROTIRJUĆIM FILMOM ovo ostrojenje se sastoji od konusnog rotora o kome se uslijed centrifugalne sile inercije giba rema gore tanki sloj olazne tekuće smjese ovršina rotora se grije električnom strujom ara koja nastaje ukaljuje se na ovršini rotora, na način da se vodom hladi ovršina neokretnog kondenzatora destilat se reko žljebova i odvodne cijevi odvodi izvan uređaja niski se tlak održava omoću u seriji sojenih vakuum umi Sustav za održavanje vakuuma S voda kondenzator V grijalica Konusni rotor smjesa MOLEKULRN DESTILCIJ S ROTIRJUĆIM FILMOM RVNOTEŽN DESTILCIJ koristi se u naftnoj industriji za rethodno (rije rektifikacije) razdvajanje olazne tekuće smjese olazna se smjesa rovodi kroz cijevnu grijalicu, te uz grijanje se tekuća smjesa i ara nalaze u nerekidnom kontaktu nakon toga se odvode u searator gdje se odjeljuje ara od tekuće smjese rodukti dobiveni u searatoru se odvode u rektifikacionu kolonu i tamo se u otunosti vrši razdvajanje smjese UREĐJ Z RVNOTEŽNU DESTILCIJU grijalica Polazna smjesa searator destilat