LEPÁRLÁS (DESZTILLÁCIÓ) Alapfogalmak Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA [email protected]
Jan 05, 2016
LEPÁRLÁS (DESZTILLÁCIÓ)
AlapfogalmakKészítette: Varga István
VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA
Definíció:Lepárlásnak nevezzük azt a műveletet, amely során az illékony folyadékelegy
részleges elpárologtatásával kapott gőzt kondenzáljuk.
A kondenzálás eredményeképpen keletkezett folyadékfázis összetétle
különbözik az eredeti kiindulási elegyétől.
A lepárlás (desztillálás) tehát szétválasztási művelet, amelyben a két vagy több illékony alkotót (komponenst)
tartalmazó homogén folyadékelegyet alkotóira lehet bontani.
ILLÉKONYSÁG alatt a komponensek meghatározott, de egymástól eltérő gőznyomását értjük a gőzfázisban.
A szétválasztás alapja az elegy komponenseinek azonos hőmérsékleten
eltérő gőznyomása, aminek következtében a lepárlás során mindegyik komponens illékonyságával (fugacitásával) arányos
mennyiségben kerül gőzállapotba.Legegyszerűbb esetben a kiindulási elegy
biner, azaz csak két alkotót tartalmaz. Ennek lepárlása során a gőz nagyobb mennyiségben tartalmazza a nagyobb illékonyságú , alacsonyabb forráspontú
alkotót, mint a kiindulási elegy.
• A lepárlás után visszamaradt folyadékot maradéknak nevezzük, míg a gőzők kondenzálásával kapott folyadékot párlatnak, vagy desztillátumnak
nevezzük.
A lepárlás módjai
Két, elvileg különböző lepárlási mód ismeretes:
Egyszerű lepárlás; Rektifikálás.
Egyszerű lepárlásA folyadékelegyet csupán egyszer, részlegesen párologtatják el, és az így
kapott gőzöket kondenzálják. Csak olyan elegyek szétválasztására alkalmas,
amelyek alkotóinak illékonysága nagymértékben különbözik.
A művelet lehet:Folyamatos és Szakaszos üzemű.
Rektifikálás
A rektifikálást akkor alkalmazzák, amikor az elegy alkotóinak forráspontja
kismértékben tér el egymástól, és egyszerű lepárlással az alkotókat nem
lehet egymástól különválasztani. A művelet lehet:
Folyamatos és Szakaszos üzemű.
A kétfázisú FOLYADÉK-GŐZ rendszer jellemzői
Biner elegyek fázisegyensúlya:
Ha az elegy két komponenst (K= 2) tartalmaz, és ezek között nem megy végbe kémiai kölcsönhatás, akkor
folyadék és gőzfázis jelenléte esetén a fázisok száma (F= 2). A fázisszabálynak
megfelelően az ilyen rendszerek szabadsági foka:
Sz = K + 2- F = 2 + 2 – 2 = 2
A rendszer állapotát három független paraméter határozza meg egyértelműen,
ezek a : Hőmérséklet (t), Nyomás (p) és az Egyik fázis koncentrációja (c).
A három paraméter közül kettő tetszőlegesen megválasztható, ezek
ismeretében a harmadik paraméter értéke meghatározható.
A biner elegyek felosztása
A kölcsönös oldhatóságtól függően megkülönböztetünk:
Egymásban korlátlanul elegyedő, Nem elegyedő és Korlátozottan elegyedő folyadékelegyeket.
A korlátlanul elegyíthető alkotók elegyei még feloszthatók:
Ideális elegyekre, mint amilyenek pl. a benzol – toluol, benzol – xilol, ciklohexán – toluol, klórbenzol – anilin, nitrogen – oxigen stb.
Reális (valóságos) elegyekre
Ideális elegyek
Az olyan elegyeket, amelyeknek alkotói minden arányban oldják egymást, az
elegyedési hő értéke nulla, továbbá az elegy térfogata gyakorlatilag állandó, és
viselkedésükben követik Raoult- és Dalton törvényét, ideális elegyeknek
nevezzük.
Raoult- törvénye:
Minden komponens parciális nyomása, pl. az alacsonyabb forráspontú A komponens
pA parciális nyomása a gőzfázisban arányos e komponens xA folyadékfázisbeli
móltörtjével.
Az arányossági tényező a komponensnek az adott hőmérséklethez tartozó PA
gőznyomása.
pA = PA· xA
illetve a B komponensre :
pB = PB · xB
mivel xA + xB = 1 , felírhatjuk:
pB = PB (1 – xA)
Dalton törvénye:
Az elegy fölötti gőznyomás, P egyezik a komponensek parciális nyomásának
összegével.
P = pA + pB = PA ·xA + PB (1 – xA)
p – x diagram
XA0
pt = const.
PB
PA
Az elegy fölötti össznyomás
• A Dalton törvénynek megfelelően, adott A komponens pA parciális nyomása arányos az yA gőzfázisbeli móltörtjével.
pA= P·yA
P – gőznyomás az elegy fölött.
A forráspontgörbe
A forráspontgörbe az elegy forráspontját, illetve kondenzálódási hőmérsékletét
ábrázolja az elegy összetételének (koncentrációjának) függvényében.
Az abszcisszatengelyre felmérjük a folyadékelegy összetételét, (X3) ebből a pontból függőlegest húzunk a forráspont-görbéig. Ezután a
metszéspontból vízszintes egyenest húzunk jobbra a kondenzációs görbe metszéspontjáig. Ez utóbbi metszéspontnak megfelelő abszcisszaérték adja meg az egyensúlyi gőz összetételét (y3).
Kondenzációs görbe
Az elegy komponenseinek relatív illékonysága
A folyadékelegy alkotóinak relatív illékonysága alatt a tiszta alkotók azonos külső nyomáshoz tartozó
gőznyomásának hányadosát értjük.
A
B
PP
A relatív illékonyság ismeretében kiszámítható és megszerkeszthető az ideális folyadékelegy
egyensúlyi görbéje.
Az egyensúlyi görbe y – x diagram Az alacsonyabb forráspontú komponens egyensúlyi
folyadék- (xA) és gőz- (yA) összetétele közötti összefüggést ábrázolja: