ravnoteža para-kapljevina 1 - unizg.hr...microsoft powerpoint - 07 ravnoteza para-kapljevina1...
TRANSCRIPT
-
Ravnoteža para-kapljevina 1
-
Ravnoteža para-kapljevinaRAVNOTEŽA PARA - KAPLJEVINA
FAZNA RAVNOTEŽANema kemijskih i elektrokemijskih procesa u sustavu
INDUSTRIJSKA PRAKSARazdvajanje smjesa u komponente
Jednokratno ili višekratno isparavanje = DESTILACIJAJednokratno ili višekratno ukapljivanje = DESTILACIJA
APSORPCIJA – razdvajanje plinova na osnovi razlike u topljivosti
-
Uvjeti fazne ravnoteže
I. zakon termodinamike
F L V
1 1 1
nk nk nk
i i ii i i
n n n
F L VF L Vi i iz xn n n y
V
1
1nk
ii
y
L1
1nk
ii
x
Ukupna bilanca tvari
Bilanca po komponentama
Bilanca po fazama
VLF HHH Bilanca energijeIzolirani sustavi
QHHH VLF Bilanca energijeZatvoreni sustavi
-
Uvjeti fazne ravnotežeII. zakon termodinamike
.maxS 0dS Izolirani sustavi
VL TT VL pp VL gg
Izolirani jednokomponentni sustaviEkvivalentan skup uvjeta
L Vi i Višekomponentni sustavi
-
Jednadžba fazne ravnotežeNeidealnost preko koeficijenta fugacitivnosti
ˆlni iRTd f Definicija parc.fugacitivnosti
V
V LL
ˆln 0ˆ
ii i T
i
fRTf
V Li iˆ ˆf f
VV
V
ˆˆ ii
i
fp
Definicija parc. koef.fugacitivnosti
V V L Lˆ ˆi i i ip p
Vi ip y p
Definicija parc. tlakaLi ip x p
V Lˆ ˆi i i iy p x p
V Lˆ ˆi i i iy x
Koeficijent raspodjeleK-vrijednost
ii
i
yKx
L
V
ˆˆ
ii
i
K
-
Jednadžba fazne ravnotežePrimjena jednadžbi stanja za opis neidealnosti pare i kapljevine
MM M3 2M M M
1ˆln 1 ln 1 2 ln 1i ii j ijj
b a bb bz z y ab v b RT b v
Redlich-Kwong
MM M i
M MM M M
1 22ˆln 1 ln 1 ln2 2 1 2
ii j ij
j
v bab b bz z y ab v b aRT b v b
Peng-Robinson
-
Jednadžba fazne ravnotežeMješoviti oblik jednadžbe ravnoteže
V Lˆ ˆi if f
V Vˆ ˆi i if y pParna faza
L L Lî i i if x f
Kapljevita faza
V LLˆi i i iiy p x f LL 1exp
i
i ii
p
p
v dpRT
ff
Poyntingovfaktor
• ••i iif p
Ravnotežno stanjeza čistu tvar
•
LV L • •ˆ exp
i
pi
i i i i i ip
vy p x p dpRT
-
Jednadžba fazne ravnotežeMješoviti oblik jednadžbe ravnoteže
•
L • • L
V expˆi
pi i i ii
ipi i
p vK dpp
yRTx
L •L • •V expˆ
i ii i ii
i
i i
v p ppKRT
ypx
Potrebno: L Lilii iv
Jednadžba stanja za i Vˆi
Model koeficijenta aktivnosti za,, KK pT Pravila miješanja
Li
Model za krivulje isparavanja čistih komponenata •ip f T
-
Jednadžba fazne ravnotežeModel za krivulje isparavanja čistih komponenata
isp 1ln hd p dR T
Clausius-Clapeyron
isp isp
00
ln ln h hp pRT RT
ln
Bp AT
ln Bp AC T
Antoine
1,5 3 6
K
K K K K K
ln 1 1 1 1Tp T T T Ta b c dp T T T T T
Wagner, empirijski polinom
-
Jednadžba fazne ravnotežePojednostavljenja
Li ii exp 1
v p pPF
RT
•ip p Li iv p p RT Mali raspon vrelišta
L • •
Vˆi ii
i
ii
i
yx
pKp
ˆi i Lewis-Randallovo pravilo
Neidealne komponente se idealno miješaju u parnoj fazi
L • •i
iii
i iiyKpx
p
MM M i
M MM M M
1 22ˆln 1 ln 1 ln2 2 1 2
ii j ij
j
v bab b bz z y ab v b aRT b v b
zzbv
bvbRT
abv
v ln12121ln
22lnln
-
Jednadžba fazne ravnotežePri niskim tlakovima
L Vi i
iLiLiiViVi lnln xRTyRT Model koeficijenta aktivnosti za obje fazeVL
V
L
expi i i iii i
yRT
Kx
L V L i V1expx expe pi
i ip
iii
p
v p pp RT v dpp RT RT pRT
Dugački izvod
•
L •L •V
V
1exp expi
ip
i ii ii i
i pi
v p pp RTK v dpp RT RT
yx p
-
Jednadžba fazne ravnotežePri niskim tlakovima
V 1i Idealna parna fazaVi
RTvp
•
L •L •V
V
1exp expi
ip
i ii ii i
i pi
v p pp RTK v dpp RT RT
yx p
L •L •exp i
i
ii iii
vyx
p ppKp RT
-
Jednadžba fazne ravnotežePojednostavljenja
Idealne kapljevineL 1i
•i i iy p x p
•i i ip x p
Raoultov zakon
L •L •exp i
i
ii iii
vyx
p ppKp RT
Li ii exp 1
v p pPF
RT
•ip p Li iv p p RT Mali raspon vrelišta
L •i i
ii
i
pK ypx
•i
i
ii px
K y p
-
Fazni dijagrami
L
G
TA
C D
E
F
H
M
N
B K1
K2p
x y1, 1
Zeotropne smjese
-
Fazni dijagramiZeotropne smjese
L
L+V
V
x y1 1,
T
p = konst
L
L+V
V
x y1 1,
p
T = konst
x1
y1
p
T
= konstili
= konst
L
L+V
V
T
p K1 K
K2
-
Fazni dijagramiPravilo poluge
T
p=konst.
VL
V+L100- /%
x1y1
vaporus
liquidus
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
z1
V L100- /%
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-
Fazni dijagramiZeotropne smjese
Idealna kapljevina 1 1 2 2p x p x p Raoultov zakon
x1
pbar
0,2 0,4 0,6 0,8 100
0,20
0,60
0,40
0,80
1,00 1-heksen(1) – trietilamin(2)60°C,Humphrey i Van Winkle
-
Fazni dijagramiNastanak azeotropa
Neidealna kapljevina•
i i i ip x p 1 1 1 2 2 2p x p x p
Pozitivna odstupanja od Raoultova zakona 1i
x1
pbar
0,2 0,4 0,6 0,8 100
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
dietileter(1) – etanol(2)0°CNagai i Isii
Velika razlika uVrelištima(tlakovima para)
-
Fazni dijagramiNastanak azeotropa
Mala razlika u vrelištima(tlakovima para)
metanol(1) – benzen(2)55°CScatchard i sur.
x1
pbar
0,2 0,4 0,6 0,8 100
0,20
0,60
0,40
0,80
1,00
1 1 1 2 2 2p x p x p
Pozitivna odstupanja od Raoultova zakona 1i
-
Fazni dijagramiNastanak azeotropa
Neidealna kapljevina•
i i i ip x p 1 1 1 2 2 2p x p x p
Negativna odstupanja od Raoultova zakona 1i
Velika razlika uvrelištima(tlakovima para)
x1
pbar
0,2 0,4 0,6 0,8 100
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
kloroform(1) – dietilketon(2), 40 °C, Teodorescu i sur.
-
Fazni dijagramiNastanak azeotropa
Neidealna kapljevina•
i i i ip x p 1 1 1 2 2 2p x p x p
Negativna odstupanja od Raoultova zakona 1i
Mala razlika uvrelištima(tlakovima para)
x1
pbar
0,2 0,4 0,6 0,8 100
0,20
0,60
0,40
0,80
aceton(1) – kloroform(2), 45 °C, Kudrjavceva i Susarev
HC O
CH
H
H
HHC
C
Cl
ClCl
H
-
Fazni dijagramiNastanak azeotropa
L
L+V V
x y1 1,
Tp = konst L
L+V
V
x y1 1,
pT = konst
x1
y1
p
T
= konstili
= konst
Azeotrop s minimumom vrelišta
L
G
TA
C D
E
F
H
M
N
B K1
K2p
x y1, 1
-
Fazni dijagrami
Azeotrop s maksimumom vrelišta
L
G
TA
C D
E
F
H
M
N
B K1
K2p
x y1, 1
L
L+V
V
x y1 1,
Tp = konst
L
L+V
V
x y1 1,
p T = konst
x1
y1
p
T
= konstili
= konst
-
Za kolokvij i za lab. vježbeOdređivanje parametara modela koeficijenta aktivnosti izeksperimentalnih podataka
Testovi konzistentnosti
Predmet II. laboratorijske vježbeRaspravljeno u nastavnom tekstuRaspravljeno u uputama za II. laboratorijsku vježbu
Predmet II. laboratorijske vježbeRaspravljeno u nastavnom tekstuRaspravljeno u uputama za II. laboratorijsku vježbu
0lnln 2211ex
2
ex
dxdxdpRTvdT
RTh
Provjeravaju zadovoljavaju li eksperimentalni podaci opće termodinamičkezakonitosti, poput poopćene Gibbs-Duhemove jednadžbe