komponentlari - Rektifikatsiya jarayonlarining

komponentlari cheksiz eruvchan aralashmalar;
komponentlari o`zaro erimaydigan aralashmalar;
komponentlari qisman eruvchan aralashmalar.
Komponentlari cheksiz eruvchan aralashmalar o`z navbatida ideal va haqiqiy eritmalarga bo`linadi.
Ideal aralashmalar deb eritma tarkibidagi komponent olinishi natijasida issiqlik ajrab chiqmaydigan yoki yutilmaydigan va hajmi o`zgarmaydigan aralashmalarga aytiladi.
Engil uchuvchan A va qiyin uchuvchan V komponentli binar, suyuq aralashmani ko`rib chiqamiz. A va V toza komponentlar to`yingan bug‘larining bosimini RA va RV deb belgilaymiz.
Malumki, ideal aralashmalar Raul qonuniga bo`ysinadi. Ushbu qonunga binoan, suyuqlik utsidagi toza komponentning bug‘ bosimi uning suyuqlikdagi mol ulushiga proportsionaldir:
А
А
р Р
· х ;
р Р
1 х
В
В
bu erda rA,rV - Ava Vkomponentlarning partsial bosimi; x,(1-x)
- suyuq aralashmadagi Ava Vkomponentlarning mol ulush.
Dalton qonuniga binoan sitsemadagi umumiy bosim, partsial bosimlar yig‘indisiga teng:
А
Р Р
· х Р
1 х Р
Р
В
А
В
В
Bundan
(5.115) va (5.116) tenglamalardan ko`rinib turibdiki, bir xil o`zgarmas temperaturada suyuqlik aralashmasi utsidagi komponentlar
partsial va bug‘larning umumiy bosimi engil uchuvchan komponentning mol ulushi xbilan to`g‘ri chiziqli bog‘liqlikda bo`ladi.
5.30-rasmda komponentlar partsial bosimi va umumiy bosim izotermalari tasvirlangan.
5.30-rasm. Ideal aralashmalar uchun suyuqlik-bug‘ muvozanat diagrammasi.
a - aralashma utsidagi komponent partsial bosimi va umumiy bosim izotermalari; b - t-x,y diagrammalar; ts - y-x diagramma.
Р Р
х В
А
В
Р Р
OVva SAto`g‘ri chiziqlar komponentlar partsial bosimi (rA va rV) ni, AVesa - suyuqlik utsidagi umumiy bosim o`zgarishini ifodalaydi. OAva SV vertikal kesmalar toza komponentlar to`yingan bug‘ i bosimi (RA va RV) ni ko`rsatadi.
Dalton qonuniga ko`ra, bug‘dagi komponentning partsial bosimi, undagi shu komponent mol ulushiga proportsionaldir:
А
р Р у ;
р Р
· 1 у
В
bu erda R- sitsema umumiy bosim; u,(1-u)- bug‘ aralashmasidagi
Ava V komponentlar mol ulushi.
Muvozanat sharoiti uchun:
А А
Р х Р у ;
Р 1 х Р
· 1 у
у
х yoki
Р
1 у
1 х
Р
Odatda, haydash va rektifikatsiya jarayonlari izobarik jarayonda o`tkaziladi. Shuning uchun, R = tsonts bo`lgan holatdagi binar aralashmani ko`rib chiqamiz.
Bunda muvozanat chizig‘ini t - x, y yoki y - x koordinatlarda tasvirlash mumkin. Agar, temperatura ma’lum bo`lsa va x, u kattaliklari hisoblab topilsa, sitsemadagi muvozanatni ifodalovchi diagrammani qurish mumkin. Diagrammadagi patski chiziq (5.30b-rasm) suyuq aralashmaning qaynash temperaturasini, yuqori chiziq esa - bug‘ aralashmani kondensatsiyalash temperaturasini ifodalaydi. x = 0 va x = 1,0 da ordinata o`qlaridagi kesmalar, qiyin va engil uchuvchan komponentlar qaynash temperaturasini ko`rsatadi.
Suyuqlikning ma’lum tarkibi x1 bo`yicha bug‘ tarkibini aniqlash uchun suyuqlik kontsentratsiyasiga tegishli abstsissa o`qidagi nuqtadan qaynash chizig‘i bilan kesishguncha vertikal chiziq o`tkaziladi. So`ng esa, kesilish nuqtasidan bug‘ kondensatsiyalanish chizig‘i bilan kesishguncha gorizontal chiziq o`tkaziladi. Kesilish nuqtasining abstsissa o`qidagi qiymati bug‘ning muvozanat tarkibi ur1 ni beradi.
5.30b-rasmda ko`rinib turibdiki, bir xil qaynash temperaturasida bug‘dagi engil uchuvchan komponent kontsentratsiyasi uning suyuqlik bug‘lari muvozanat kontsentratsiyasidan katta bo`ladi. «Suyuqlik - bug‘» sitsemaning bu xossasi Konovalovning birinchi qonuniga bo`ysunadi, ya’ni eritma bilan muvozanatda bo`lgan bug‘ doim o`zida shunday komponentni ortiqcha ushlaydi, bunda eritmaga shu komponentdan qo`shilganda uning qaynash temperaturasi kamayadi. Masalan, etil spirtiga suv qo`shilsa, sitsemaning qaynash temperaturasi pasayadi. Konovalovning 1-qonuniga binoan, eritmaning qaynashi davrida suv bug‘i fazasining spirt bug‘lari bilan boyishi sodir bo`ladi.
Rektifikatsiya jarayonini hisoblash uchun u - x diagrammadan foydalanish qulaydir (5.30v-rasm).
um=f(x)funktsiya quyidagi tenglamaga mos keladi
Р х Р х
у А А
В
Р РВ РА Р х
Hamda, suyuq va bug‘ fazalar muvozanat tarkiblari orasidagi bog‘liqlikni ifodalaydi.
Komponentlar nisbiy uchuvchanligi:
РА
РВ
ma’lum bo`lsa, ideal aralashmalar muvozanat chizig‘ini hisoblash va qurish mumkin.
х
у
1 1 х
Faqat engil uchuvchan komponentlardan tarkib topgan suyuqlik bilan shu komponentdan tarkib topgan bug‘ muvozanat holatida bo`ladi. Muvozanat chizig‘ining eng chetki nuqtalari kvadratning qarama - qarshi burchaklarida joylashgan. Kvadrat diagonali va muvozanat egri chizig‘i suyuq va bug‘ fazalarning mavjud bo`lish soHalarini chegaralaydi.
Haqiqiy suyuqlik aralashmalari. Bunday aralashmalardan komponentlar ajratib olinganda issiqlik ajrab chiqadi, hajmi o`zgaradi va ko`pchilik hollarda Raul qonuniga bo`ysunmaydi.
Undan tashqari, bu aralashmalar bug‘ fazasining molekulalari o`zaro tortishish kuchlarini, ularning hajmlarini va boshqalarni hisobga olish zarur.
Raul qonuniga nisbatan og‘ish manfiy yoki musbat bo`lishi mumkin. Agar, og‘ish musbat bo`lsa, eritma utsida umumiy bosim Raul qonuni bo`yicha ideal eritma uchun hisoblangandan katta, manfiy og‘ishida esa
- kichik bo`ladi.
Musbat og‘ishda umumiy bosim chizig‘i ideal eritmanikidan yuqori,
manfiy og‘ishda - patsroqdan o`tadi.
Partsial bosimlarning kontsentratsiyaga bog‘liqligi botiq yoki bo`rtiq chiziqlar orqali tasvirlanadi (5.31-rasm);
Haqiqiy eritmalar uchun fazaviy muvozanat diagrammalari tajribaviy ma’lumotlar asosida quriladi.
Muvozanat chizig‘idan og‘ishning son qiymatlari Raul qonunidan juda katta farq qilishi va bir qator eritmalar uchun ma’lum bir kontsentratsiyada qaynash temperaturasi o`zgarmas kattalikka ega bo`lishi mumkin.
Konovalovning ikkinchi qonuniga binoan, suyuq eritma utsidagi
5.31-rasm. Haqiqiy eritmalarning
fazaviy diagrammalari.
a - manfiy og`ish;b - musbat og`ish
muvozanat holatidagi bug‘ning tarkibi suyuq eritma tarkibiga tengdir, ya’ni um = x (5.31-rasmdagi M nuqta).
Bunday aralashmalar azeotrop eritmalar deb nomlanadi. Azeotrop eritmalar maksimal va minimal qaynash temperaturali bo`lishi mumkin.
Azeotrop eritmalar tarkibi bosim (temperatura) ga bog‘liq bo`ladi.
muvozanat
Ushbu o`zgarishlar mexanizmini bilish uchun M.S.Vrevskiy tomonidan quyidagi qonunlar yaratilgan:
|