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distillazione rettifica, Temi di Chimica dei materiali

Chimica dei materiali

processo disegno calcolo formule

Tipologia: Temi

2022/2023

In vendita dal 26/03/2023

lrt.giada
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DISTILLAZIONE (RETTIFICA)
Processo di separazione chimico - fisico in cui due o più liquidi miscibili o non,
vengono fatti passare tramite ebollizione dallo stato liquido allo stato di vapore.
La vaporizzazione parziale della miscela, produce dei vapori che una volta separati e
condensati danno una nuova miscela liquida, chiamata distillato.
Il distillato generalmente ha una composizione diversa di quella della miscela iniziale,
e c’è un aumento della concertazione del componente più volatile (a più bassa
temperatura di ebollizione) → regola di Konovaloff
Cosa succede in una rettifica?
Entra alimentazione nella colonna, si realizza una
corrente continua di liquido - vapore, dove il liquido
scende e il liquido sale.
I piatti sono il luogo fisico dove il liquido e vapore si
incontrano e si scambiano energia e materia.
Il vapore produce il riflusso ovvero un liquido e per
farlo deve condensare.
Dal condensatore s superficie viene fuori il vapore
condensato (L) e per riflusso e il distillato (D).
L’ va a ribollitore esterno e rimesso in colonna e in parte esce come prodotto pesante
(W).
L e V circolano sopra al piatto pilota, nella sezione di arricchimento o tronco superiore
(si arricchisce del componente più volatile).
Sotto al piatto pilota è sezione di esaurimento o tronco inferiore.
La distillazione è possibile se c’è un ∆T, in testa colonna è più bassa rispetto al basso
della colonna.
F può entrare come:
-Liquido a T° del piatto
-Liquido-vapore a T° del piatto
-Vapore a T° del piatto
Il ribollitore (R) fornisce il vapore necessario dal fondo della colonna.
Il condensatore (C) raffredda e contesa il vapore di testa della colonna.
I piatti sono il luogo in cui liquido e vapore vengono a contatto.
LE FRAZIONI MOLARI
La frazione molare è definita come
Si verifica che XA + XB + XC …= 1
Per una miscela di due componenti XB = 1 - XA
(Es: 12 moli di A e 8 moli di B: XA= 12/(12+8)= 0.60 XB= 8/(12+8)=0.40)
XA=m ol i −A
m ol i −to t a l i
R
C
V
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D I S T I L L A Z I O N E ( R E T T I F I C A )

Processo di separazione chimico - fisico in cui due o più liquidi miscibili o non, vengono fatti passare tramite ebollizione dallo stato liquido allo stato di vapore. La vaporizzazione parziale della miscela, produce dei vapori che una volta separati e condensati danno una nuova miscela liquida, chiamata distillato. Il distillato generalmente ha una composizione diversa di quella della miscela iniziale, e c’è un aumento della concertazione del componente più volatile (a più bassa temperatura di ebollizione) → regola di Konovaloff Cosa succede in una rettifica? Entra alimentazione nella colonna, si realizza una corrente continua di liquido - vapore, dove il liquido scende e il liquido sale. I piatti sono il luogo fisico dove il liquido e vapore si incontrano e si scambiano energia e materia. Il vapore produce il riflusso ovvero un liquido e per farlo deve condensare. Dal condensatore s superficie viene fuori il vapore condensato (L) e per riflusso e il distillato (D). L’ va a ribollitore esterno e rimesso in colonna e in parte esce come prodotto pesante (W). L e V circolano sopra al piatto pilota, nella sezione di arricchimento o tronco superiore (si arricchisce del componente più volatile). Sotto al piatto pilota è sezione di esaurimento o tronco inferiore. La distillazione è possibile se c’è un ∆T, in testa colonna è più bassa rispetto al basso della colonna. F può entrare come:

- Liquido a T° del piatto

- Liquido-vapore a T° del piatto

- Vapore a T° del piatto

Il ribollitore (R) fornisce il vapore necessario dal fondo della colonna. Il condensatore (C) raffredda e contesa il vapore di testa della colonna. I piatti sono il luogo in cui liquido e vapore vengono a contatto. LE FRAZIONI MOLARI La frazione molare è definita come Si verifica che XA + XB + XC …= 1 Per una miscela di due componenti XB = 1 - XA (Es: 12 moli di A e 8 moli di B: XA= 12/(12+8)= 0.60 XB= 8/(12+8)=0.40)

XA =

m oli − A

m oli − tot a li

R C V L' L D V' W F ClickCharts © NCH Software Versione gratuita. Solo per uso non professionale. Acquista l'aggiornamento alla versione professionale per rimuovere.

BILANCI

Bilancio di materia: F= W + D Bilancio condensatore: V= L + D Rapporto di riflusso: R= L/D Bilancio angolo componente: FXF = DXD +WXW Ribollitore di coda: L’= V’ + W L’= L+ qF V=V’ + (1-q)F Il fattore di freddezza si indica con (q) che rappresenta la frazione che entra come liquido alla T° di ebollizione del patto:

  • (^) Se F è tutto vapore, q vale 0 (L=L’)
  • (^) Se F è tutto liquido, q vale 1 (V=V’) CALCOLI ALLA RETTIFICA CALCOLO AL CONDENSATORE DI TESTA CALCOLO AL RIBOLLITORE DI CODA

w =

F ( XD − XF )

( XD − XF )

D =

F ( XF − XW )

( XD − XW )

L ′ = L + qF

V ′ = V + ( q − 1 )

Q

t

= V * l a m b d aV

FH 2 O =

Q / t

Cp * d elt aTH 2 O

S =

Q / t

UD * d elt aTlm

Q

t

= V ′ * l a m b d aV ′

S =

Q / t

UD * d elt aTf m

V 0 =

Q / t

l a m b d aV 0

Siccome ad ogni temperatura esiste una P°A ed una P°B per ogni temperatura e le pressioni parziali dipendono linearmente delle concentrazioni espresse come frazioni molari (almeno per le miscele ideali senza a interazioni). Se XA=1 B non esiste quindi dipende tanto da A questo vale per tutte le temperature. Varia la P° al variare della composizione molare e varia a che la T. T1 < T Più è ricca è la miscela A, più la temperatura sarà bassa. Nei diagrammi delle miscele a due componenti, ogni punto dell’asse delle ascisse riporta contemporaneamente la frazione molare di A e di B, la cui somma punto per punto vale 1. L’asse delle ordinate rappresenta la tensione di vapore di ciascun liquido (a temperatura precisa e costatante) che va variando con continuità dal valore più basso (liquido meno volatile) al valore più alto (liquido più volatile). LEGGE DI DALTON In fase vapore la composizione del singolo componente è data da: dove yA > XA COSTRUZIONE DEL DIAGRAMMA LENTICOLARE Disponendo dell’equazione di Claperyon o dei diagrammi di tensione di vapore, fissata la pressione e quindi i limiti di temperatura, si scelgono diversi valori di T intermedi, si ricavano le tensioni di vapore dei liquidi puri. Se si fa bollire una miscela di XA = 0,2 di conseguenza XB = 0,8, dalla composizione di partenza del liquido si arriva alla curva di bolla. La temperatura che si trova è la temperatura di ebollizione. La curva superiore si chiama curva di vapore la curva inferiore si chiama curva di liquido.

pA = P A^0 * XA pB = P B^0 * XB

YA =

pA

PTOT

p Ao * XA

PestTOT

DIAGRAMMA DI EQUILIBRIO

Trattando miscele poco ricche di A, aumenta la temperatura di B Con questi dati viene costituito il grafico. Questo grafico si usa per determinare il numero di stati in cui si verifica l’equilibrio liquido - vapore → numero piatti teorici. I due parametri di nostro interesse è R e “q” si usa il metodo: McCabe-Thiele

  1. Costruzione della curva di equilibrio Si fissa la P TOT e si calcola la tensione di vapore dei due componenti la miscela da distillare (p°B e p°A) A, B e C sono le costanti dell’equilibrio di Antoine (tabulate) e si calcola la volatilità relativa 𝜶 𝜶= p°A/p°B Si definiscono i punti della curva tramite le equazioni: y=𝜶・x/ 1 + x(𝜶-1)
  2. Disegnare 3 retta:
    • (^) Retta q
    • (^) Retta tronco superiore
    • (^) Retta tronco inferiore Retta q In base al valore fornito di q, si calcola quello del coefficiente angolare della retta Si traccia la retta unendo il punto A=(XF;yF), di intersezione con ala diagonale, e il punto di intersezione con l’asse delle X=(XF/q;0) Retta di lavoro tronco superiore Si unisce il punto C=(XB;yD) col punto E(0;y0) Retta di lavoro tronco inferiore Si unisce il punto F=(XB;yB) col punto di intersezione G=(Xint;yint) della retta superiore con la retta q

T X Y

TA 1

TB 0

In P = A −

B

T + C

X =

PTOT − p Ao

p Ao − p Bo