1 – перегонный куб; 2 – конденсатор-холодильник; 3,4,5 – сборники фракций.
Простая перегонка заключается в постепенном испарении жидкости и конденсации образующихся паров. Рассмотрим периодически действующую перегонку. В куб залита жидкая смесь. Составим уравнение материального баланса.
Пусть в момент времени τ в кубе L кг смеси, х – концентрация НК в смеси, Lх – количество НК в смеси. За время dτ испарится dL кг смеси и концентрация уменьшится на dx. При этом образуется dL кг пара, равновесного с жидкостью и имеющего концентрацию у*; dLy* - количество НК в паре. В кубе останется остаток (L – dL) кг с концентрацией (х – dx). Тогда уравнение материального баланса по НК:
Lx = (L-dL)(x-dx)+dLy*; раскроем скобки Lх = Lх -dLх-Ldx+dLdx +dLy *, после сокращения получим dL(y*-х) = Ldx, разделим переменные. Это дифференциальное уравнение проинтегрируем от L = F (количество исходной смеси) до L = W (количество остатка) и по х от хF до хW (хF – концентрация НК в исходной смеси; хW- концентрация в остатке)
F xF xF
Тогда : ∫ dL/L = ∫ dx/(y* - х); ln(F/W) = ∫ dx/(y* - х) – W хW хW
|
|
-уравнение простой перегонки.
Вид функции у* = f(x) определяется формой кривой равновесия и не может быть установлен аналитически. Поэтому правую часть интегрируют графически (см. пред. лекц.). Из уравнения можно получить W, зная F и хF, хW. Средний состав дистиллята хр можно определить из уравнения материального баланса по НК:
FхF = WхW + (F – W)(хр)ср . , где хр = (FхF – WхW)/(F – W).
Простая перегонка применяется для смесей, компоненты которых сильно различаются по летучести, простая перегонка – это довольно грубое предварительное разделение смесей.