Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 10. 10 mars 1951 - Extraktiv destillation, av Karl-Axel Melkersson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
182
TEKNISK TIDSKRIFT
vätskefasen i faktorn z(. Man sätter då som
mycket god approximation
(V,–K,-) (Pi-P)IRT
Zi — e (4)
där V, är ren i:s molvolym i vätskefas, R
gaskonstanten, 7’ absolut temperatur och K, en
konstant, den s.k. andra virialkoefficienten, som fås
ur ren i:s kompressibilitet i gasfasen, om
avvikelserna från gaslagarna är små. Ekv. (3) kan
alltså allmänt skrivas
Zi yiP = yi Xi Pi (5)
Ur denna ekvation fås yi/xi = yiPi/ziP, och för
två komponenter, 1 och 2, blir då
_yi/xi yiPiz-2
{/2/X2 72P2Z1
(6)
en relation, som anger betingelserna för
destillation av en icke ideal vätskeblandning.
I allmänhet avviker förhållandet z2/zi föga från
1, och yj/y2 bestämmer därför oftast oc-värdet,
ty P1/P2 fixeras av destillationstemperaturen.
Använder man ett tillsatsämne, som bildar icke
ideala lösningar med en blandnings
komponenter, kan dessa därför få sådana
aktivitetskoefficienter i den nya ternära blandningen, att
et-värdet för dem höjs avsevärt. Kan man finna
en tillsats, som ändrar det från 1 till mer än 1,5,
blir en förut ogenomförbar destillativ separering
möjlig och lätt att utföra. Denna egenskap hos
icke-ideala lösningar har utnyttjats praktiskt
både vid azeotrop och extraktiv destillation.
Vid en viss temperatur och ett visst tryck står
en vätska med viss sammansättning x i
termodynamisk jämvikt med ånga av en bestämd
sammansättning ij. Införs sammanhörande värden
på x och y i ett diagram med x som abskissa och
ij som ordinata får man en kurva, som kallas
blandningens jämviktskurva. Denna kan
beräknas, 0111 man känner a-värdena för blandningen.
Den används för beräkning av det bottenantal,
som behövs för genomförande av en separering.
Härvid utgår man från vissa förenklande
antaganden, av vilka de viktigaste är, att full
termodynamisk jämvikt mellan vätska och ånga samt
fullständig separering av dessa båda faser
uppnås på varje botten. Härvid erhålles ett teoretiskt
bottenantal, som nästan alltid är mindre än det
praktiska, dvs. det som i verkligheten behövs.
Orsaken härtill är, att utgångsantagandena aldrig
gäller fullständigt i praktiken. Vid destillation
med tillsats kan detta förfaringssätt även
till-lämpas. Blandningskomponenternas
koncentration i vätske- resp. ångfas beräknade på
tillsatsfri bas motsvarar då x resp. y.
Förhållandet mellan praktiskt och teoretiskt
bottenantal är alltså i regel mindre än 1 och kan
därför kallas genomsnittlig bottenverkningsgrad.
Termen är något oegentlig, ty Kirschbaum liar
visat, att bottenverkningsgraden kan bli större
än 1 för speciella bottenkonstruktioner. Han
kallar den därför "Verstärkungsverhältnis". Ett
annat mått på en kolonns effektivitet är
förhållandet mellan den i praktiken erhållna
koncentrationsändringen i ångan vid passagen av en
botten och den ändring, som skulle ha uppstått,
om termodynamisk jämvikt uppnåtts. Detta
förhållande multiplicerat med 100 kallas i
amerikansk litteratur "Murphree efficiency".
Genomsnittlig Murphree efficiency för en kolonn är dess
bottenverkningsgrad i procent. För att få en
kolonns praktiska bottenantal, skall man dividera
dess teoretiska med bottenverkningsgraden.
Bestämning av a-värden och jämviktskurvor
För att kunna beräkna en destillationsapparat
måste man känna a-värde eller jämviktskurva
för den blandning, som skall separeras. Vid
extraktiv destillation är denna minst ternär. I
litteraturen finns endast ett fåtal ternära systems
jämviktskurvor angivna, och deras oc-värden eller
aktivitetskoefficienter är icke heller bestämda.
Om de senare är kända för alla i ternären
ingående binärer, kan man i de flesta fall erhålla dem
även för ternären med hjälp av grafiska
metoder1215, av vilka Scheibels rent empiriska15 är
enkel och mycket användbar. Känner man
aktivitetskoefficienterna (/), kan oc-värdena och
jämviktskurvan lätt beräknas enligt ekv. (6).
Ofta finns varken binära eller ternära data i
tillräcklig omfattning. Man måste då utföra
bestämningar av relativa flyktigheten eller
jämviktskurvan för den ursprungliga blandningens
komponenter vid olika koncentrationer av
tillsatsämne. Arbetssätt och apparatur för dylika
bestämningar har beskrivits av Othiner, Fenske
m.fl.16"20. Varieras blandningskomponenternas
molförhållande för varje tillsatskoncentration,
fås lätt jämviktskurvan för dessa komponenter
beräknad på tillsatsfri bas, varigenom man
erhåller en god uppfattning 0111 separeringens
möjligheter och erforderlig tillsatskoncentration vid
destillationen. Det är dock tidsödande att
bestämma fullständiga jämviktskurvor och ofta
besvärligt att analysera de erhållna lösningarna,
särskilt när någon komponent har låg koncentration.
Flera forskare har sökt finna matematiska,
efter termodynamikens fordringar anpassade
uttryck för aktivitetskoefficienternas förändringar
med blandningars koncentrationer1-14-22>23. Wohl
och Drickamer har sålunda uppställt
fullständiga ekvationer för såväl binära som ternära
system och angivit riktlinjer även för
mång-koinponentsystemens matematiska behandling. I
Wohls ekvationer uttrycks log y{ med hjälp av
flera konstanter som funktion av lösningens
sammansättning i moldelar (inolbråk).
Konstanterna kan bestämmas med hjälp av ett fåtal
punkter på jämviktskurvan för binärer och
ter-närer. Drickamer har uppställt ekvationer, i
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
