Розрахунок колони ректифікації для поділу суміші ацетон-вода з ситчастими тарілками. Властивості бінарної суміші

Скільки коштує писати твою роботу?

Виберіть тип роботи Дипломна робота(бакалавр/спеціаліст) Частина дипломної роботи Магістерський диплом Курсова з практикою Курсова теоріяРеферат Есе Контрольна роботаАтестаційна робота (ВАР/ВКР) Бізнес-план Питання до екзамену Диплом МВА Дипломна робота (коледж/технікум) Інше Кейси Лабораторна робота, РГР Он-лайн допомога Звіт про практику Пошук інформації Презентація в PowerPoint Реферат для аспірантури Супровідні матеріали до диплому Стаття Тест

Вступ

1. Загальні відомостіпро ректифікацію

2. Властивості бінарної суміші

3. Матеріальний баланс колони

3.1 Продуктивність колони по дистиляту та кубовому залишку

3.2 Розрахунок оптимального флегмового числа

4. Визначення швидкості пари та діаметра колони

4.1 Визначення швидкості пари в колоні

4.2 Визначення діаметра колони

5. Гідравлічний розрахунок тарілок

6. Визначення числа тарілок та висоти колони

6.1 Розрахунок к. п. д. тарілок

6.2 Розрахунок числа тарілок

7. Тепловий розрахунок установки

Висновок

Список використаної літератури

Завдання на проектування

Продуктивність вихідної суміші F=6 кг/с.

Тиск у паровому просторі дефлегматора 0,25 МПа.

Тип колони ректифікації - тарілчастий, тип тарілки - ситчастий.

Вихідна суміш перед подачею в колону нагрівається до температури кипіння насиченою водяною парою тиском 0,25 МПа.

Вступ

Ректифікаційні установки за принципом дії поділяються на періодичні та безперервні. В установках безперервної дії сира суміш, що розділяється, надходить в колону і продукти поділу виводяться з неї безперервно. В установках періодичної дії суміш, що розділяється, завантажують в куб одночасно і ректифікацію проводять до отримання продуктів заданого кінцевого складу.

При розробці колони ректифікації з ситчастими тарілками необхідно, як правило, вирішувати завдання:

аналіз теплових процесів, що здійснюються в парі, що гріє, куба колони;

конструювання колони ректифікації з ситчастими тарілками.

1. Загальні відомості про ректифікацію

Ректифікація - масообмінний процес поділу однорідної суміші летких компонентів, що здійснюється шляхом протиточної багаторазової взаємодії парів, що утворюються при перегонці, з рідиною, що утворюється при конденсації цих парів.

Поділ рідкої суміші заснований на різній леткості речовин. При ректифікації вихідна суміш ділиться на дві частини: дистилят - суміш, збагачену низькокиплячим компонентом (НК), кубовий залишок - суміш, збагачену висококиплячим компонентом (ВК).

Процес ректифікації здійснюється в установці ректифікації основним апаратом, якою є ректифікаційна колона, в якій пари рідини, що переганяється, піднімаються знизу, а назустріч парам стікає рідина, що подається у вигляді флегми у верхню частину апарату.

Процес ректификации може протікати при атмосферному тиску, а також при тисках вище і нижче атмосферного. Під вакуумом проводять ректифікацію, коли розділенню підлягають висококиплячі рідкі суміші. Підвищений тиск застосовують для поділу сумішей, що знаходяться в газоподібному стані при нижчому тиску. Атмосферний тиск приймають при розподілі сумішей, що мають температуру кипіння від 30 до 150°С.

Ступінь розділення суміші рідин на складові компоненти і чистота одержуваних дистиляту і кубового залишку залежать від того, наскільки розвинена поверхня контакту фаз, від кількості флегми, що подається на зрошення, і пристрою ректифікаційної колони.

У промисловості застосовують тарілчасті, насадкові, плівкові трубчасті та відцентрові плівкові апарати. Вони різняться переважно конструкцією внутрішнього пристрою апарату, призначення якого - забезпечення взаємодії рідини та пари.

ацетон вода ректифікаційна колона

Переважне використання тарілчастих колон у процесах перегонки пояснюється їх значно більшою продуктивністю, порівняно з насадковими.

При виборі колони ректифікації для проектованого поділу слід мати на увазі, що тарілчасті колони дуже малого діаметра значно дорожче відповідних насадкових колон, проте в міру збільшення діаметра вартість насадкових колон зростає значно швидше. Приблизно вважатимуться, що вартість насадкової колони зростає пропорційно квадрату діаметра, а ковпачкової - діаметру у першому ступені. Отже, за межами деякого граничного значення діаметра використання тарілчастих колон має бути більш економічним.

Тривалий досвід промислової експлуатації насадкових колон показав доцільність їх використання при діаметрах не більше 0,8 м. При подальшому збільшенні діаметра насадкової колони погіршується рівномірний розподіл флегми по насадці, утворюються канали, якими переважно спрямовується флегма, і ефективність колони різко знижується.

Найбільш поширені ковпачкові тарілчасті колони, хоча останнім часом отримали перевагу ситчасті, клапанні, лускаті та інші ефективніші види барботажних пристроїв, головним призначенням яких є максимальний розвиток міжфазного контакту, що сприяє інтенсифікації масообміну між парами та флегмою. Крім цього, вибір типу контактного пристрою визначається і такими факторами, як економія матеріалу, вартість, легкість виготовлення, чищення та ремонту, стійкість до корозії, мале падіння напору при проходженні пари, широта діапазону сталої роботи тарілки.

Ректифікаційна колона - апарат, призначений для розподілу рідких сумішей, складові яких мають різну температуру кипіння. Класична колона є вертикальним циліндром з контактними пристроями всередині.

Ректифікація відома з початку XIXстоліття як один із найважливіших технологічних процесів головним чином спиртової та нафтової промисловості. В даний час ректифікацію все ширше застосовують у різних галузях хімічної технології, де виділення компонентів у чистому вигляді має дуже важливе значення(У виробництвах органічного синтезу, ізотопів, полімерів, напівпровідників та різних інших речовин високої чистоти).

У ректифікаційну колону подаються пари рідини, що переганяється. Вони піднімаються знизу, а в режимі протитечії назустріч парам йде рідина, що конденсується нагорі в холодильнику. У випадку, якщо продукт, що розганяється, складається з двох компонентів, кінцевими продуктами є дистилят, що виходить з верхньої частини колони і кубовий залишок (менш леткий компонент в рідкому вигляді, що випливає з нижньої частини колони). Ситуація ускладнюється, якщо необхідно розділити суміш, що складається з великої кількості фракцій. У цьому випадку використовуються апарати, подібні до зображеного на картинці.

Промислові колони ректифікації можуть досягати 60 метрів у висоту і 6 метрів діаметрі. У ректифікаційних колонах як контактні пристрої застосовуються тарілки, які дали назву хімічному терміну, і насадки. Насадка, що заповнює колону, може являти собою металеві, керамічні, скляні та інші елементи різної форми. Конденсація складає розвиненої поверхні цих елементів.

2. Властивості бінарної суміші

1. Ацетон (диметилкетон, систематичне найменування: пропаноон-2) – найпростіший представник кетонів. Формула: CH3-C(O) - CH3. Безбарвна легкорухлива летюча рідина з характерним запахом. Він повністю змішується з водою та більшістю органічних розчинників. Ацетон добре розчиняє багато органічних речовин (ацетилцелюлозу та нітроцелюлозу, жири, віск, гуму та ін), а також ряд солей (хлорид кальцію, іодид калію). Є одним із метаболітів, що виробляються людським організмом. Світове виробництво ацетону становить понад 3 мільйони тонн на рік. У промисловості виходить безпосередньо чи опосередковано з пропена.

Основну частину ацетону отримують як сопродукт при отриманні фенолу з бензолу за кумольним способом. Алкілюванням бензолапропеном, окисленням отриманого кумолу до гідропероксиду з подальшим розкладанням його на фенол та ацетон.

C6H6+ CH3CH=CH2 → C6H5CH (CH3) 2

C6H5CH (CH3) 2 + O2 → C6H5C (OOH) (CH3) 2

C6H5C (OOH) (CH3) 2 → C6H5OH + OC (CH3) 2

Прямим окисленням пропіна в рідкій фазі в присутності PdCl2 серед розчинів солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C і 50-100 атм.

CH3CH = CH2 + PdCl2 + H2O → CH3C (O) CH3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O2 → PdCl2 + H2O

Деяке значення має метод бродіння крохмалю під дією Bacyllus acetobutylicus з утворенням ацетону та бутанолу. Метод характеризується малими виходами. Використовується також методи одержання із ізопропілового спирту та ацетилену.

Ацетон є одним із найбільш реакційноздатних кетонів. Так, він один з небагатьох кетонів утворює бісульфітну сполуку.

CH3C (O) CH3 + NaHSO3 → (CH3) 2C (OH) - SO3Na

Вступає в альдольну самоконденсацію під дією лугів з утворенням діацетонового спирту.

2CH3C (O) CH3 → (CH3) 2C (OH) CH2C (O) CH3

Відновлюється цинком до пінакону.

2CH3C (O) CH3 + Zn → (CH3) 2C (OH) C (OH) (CH3) 2

При піролізі (700 ° C) утворює кетен.

CH3C (O) CH3 → CH2=C=O

Легко приєднує ціановодень з утворенням ацетонціангідрину.

CH3C (O) CH3 + HCN → (CH3) 2C (OH) CN

Атоми водню в ацетоні легко заміщуються галогенами. Під дією хлору (йоду) у присутності луги утворює хлороформ (йодоформ).

Ацетон, як і інші кетони, у лужному середовищі здатний ізомеруватись у пропаналь, останній – до пропенового спирту. У кислому середовищі та у присутності іонів двовалентної ртуті пропеновий спирт ізомерується відразу в ацетон. Між цими речовинами завжди існує таутомірна рівновага:

CH3C (O) CH3 ↔ С2Н5СОН ↔ СН2=С (ВІН) - СН3

У крові в нормі міститься 1-2 мг/100 мл ацетону, у добовій кількості сечі - 0,01-0,03 г. При порушеннях обміну речовин, наприклад, при цукровому діабеті, у сечі та крові підвищується вміст ацетону. Незначна частина ацетону перетворюється на оксид вуглецю (IV), який виділяється з повітрям, що видихається. Деяка кількість ацетону виділяється з організму в незмінному вигляді з повітрям, що видихається, і через шкіру, а деяке - з сечею.

Сировина для синтезу багатьох важливих хімічних продуктів: оцтового ангідриду, кетену, діацетонового спирту, окису мезитилу, метилізобутилкетону, метилметакрилату, дифенілпропану, ізофорону, біфенолу А та ін;

(CH3) 2CO + 2 C6H5OH → (CH3) 2C (C6H4OH) 2 + H2O

2. Вода – оксид водню – одна з найбільш поширених та важливих речовин. Поверхня Землі, зайнята водою, в 2,5 рази більша за поверхню суші. Чистої води в природі немає, вона завжди містить домішки. Отримують чисту воду шляхом перегонки. Перегнана вода називається дистильованою. Склад води (за масою): 11,19% водню та 88,81% кисню.

Чиста вода прозора, не має запаху та смаку. Найбільшу щільність має при 0° С (1 г/см3). Щільність льоду менша за щільність рідкої водитому лід спливає на поверхню. Вода замерзає при 0 ° С і кипить при 100 ° С при тиску 101325 Па. Вона погано проводить теплоту та дуже погано проводить електрику. Вода – добрий розчинник. Молекула води має кутову форму атоми водню стосовно кисню утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води – диполь: та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться кисень, – негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти у ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поруч із звичайними молекулами Н20 містяться асоційовані молекули, тобто. з'єднані в складніші агрегати (Н2О) x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н20-Н2S - Н2Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Вода - дуже реакційна речовина. За звичайних умов вона взаємодіє з багатьма основними та кислотними оксидами, а також із лужними та лужноземельними металами. Вода утворює численні сполуки – кристалогідрати.

Очевидно, сполуки, що зв'язують воду, можуть бути осушувачами. З інших осушуючих речовин можна вказати Р205, СаО, ВаО, металевий Ма (вони також хімічно взаємодіють із водою), а також силікагель.

До важливих хімічних властивостей води відноситься її здатність вступати в реакції гідролітичного розкладання.

Таблиця 1. Рівноважний склад суміші ацетон-вода

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Азеотропна суміш
t	0	60,3	72	80,3	82,7	84,2	85,5	86,9	88,2	90,4	94,3	100	-
y	100	77,9	69,6	64,5	62,6	61,6	60,7	59,8	59	58,2	57,5	56,9	-

Рис.1. Діаграма t-x,y для суміші ацетон – вода.

3. Матеріальний баланс колони

3.1 Продуктивність колони по дистиляту та кубовому залишку

Таблиця 2. Температури кипіння і молекулярні маси компонентів, що розділяються

Позначимо масову витрату дистиляту GD кг/с, кубового залишку через GW кг/с, тоді

Живлення:

Дистилят:

Кубовий залишок:

Відносна мольна витрата харчування

3.2 Розрахунок оптимального флегмового числа

Рис.2. Криві рівноваги за П=760 мм рт. ст.:

1 – ацетон-вода; 2 - чотирихлористий вуглець-ацетон.

Мінімальна кількість флегми

Де =0,76 - мольну частку ацетону в рівноважному з рідиною харчування, визначаємо за діаграмою - х. Робоча кількість флегми

Рівняння робочих ліній

а) верхньої (зміцнюючої) частини колони

б) нижній (вичерпній) частині колони

4. Визначення швидкості пари та діаметра колони

4.1 Визначення швидкості пари в колоні

Середні концентрації рідини

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні рівняння пари знаходимо за рівняннями робочих ліній:

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні температури пари визначаємо за діаграмою t-x,y:

б) за

Середні мольні маси та щільності пари:

Середня щільність пари в колоні

Температура у верхній частині колони при xD=0,83 дорівнює 57оС, а кубі-випарнику при xW=0,008 вона дорівнює 97оС.

Щільність рідкого ацетону при 57оС , а води при 97оС .

Приймаємо середню густину рідини в колоні

Визначаємо швидкість пари в колоні

де С - коефіцієнт, що залежить від конструкції тарілок, відстані між тарілками, робочого тиску в колоні, навантаження колони рідини.

Об'ємна витрата пари, що проходить через колону, при середній температурі

Де МD - мольна маса дистиляту, рівна:

4.2 Визначення діаметра колони

Діаметр колони

За каталогом-довідником "Колонні апарати" D=800 мм. Тоді швидкість пари в колоні буде

За ОСТ 26-01-108-85 визначаємо:

Діаметр колони – 800 мм.

Відстань між тарілками – 300 мм.

Висота зливного порога – 25 мм.

Діаметр отвору – 5 мм.

Крок – 15 мм.

Виконання – 1.

Матеріал для виготовлення - вуглецева сталь ВСт3сп.

5. Гідравлічний розрахунок тарілок

Приймаємо такі розміри сітчастої тарілки: діаметр отворів d0=5мм, висота зливної перегородки hп=25мм. Вільний переріз тарілки 8% загальної площі тарілки. Площа, яку займають дві сегментні переливні склянки, становить 20% від загальної площі тарілки. Гідравлічний опір тарілки у верхній та нижній частині колони за рівнянням:

а) Верхня частина колони. Гідравлічний опір сухої тарілки

де =1,82 - коефіцієнт опору неорошуваних ситчастих тарілок з вільним перетином 7 - 10%; - Швидкість пари в отворах тарілки. Опір, зумовлений силами поверхневого натягу

де =Н/м - поверхневе натяг рідини при середній температурі у верхній частині колони; dЕ = d0 = 0,005м.

Опір парорідинного шару на тарілці

Висота парорідинного шару

Розмір Δh - висоту шару над зливною перегородкою розраховуємо за формулою

де VЖ - об'ємна витрата рідини, м3/с; П – периметр зливної перегородки, м; - відношення щільності парорідкістного шару (піни) до щільності рідини, що приймається приблизно рівним 0,5.

Об'ємна витрата рідини у верхній частині колони

де – середня мольна маса рідини.

Периметр зливної перегородки П знаходимо, розв'язуючи систему рівнянь

де R=0,2м – радіус тарілки; 2/3Пb – наближене значення площі сегмента.

Знаходимо, що П = 0,294 м; b = 0,064м.

Висота парорідинного шару на тарілці

Опір парорідинного шару

Загальний гідравлічний опір тарілки

б) Нижня частина колони

C 6 H 6 + CH 3 CH=CH 2 > C 6 H 5 CH (CH 3) 2

C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + O 2 > C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2

C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2 > C 6 H 5 OH + OC (CH 3) 2

Прямим окисленням пропіна в рідкій фазі в присутності PdCl 2 серед розчинів солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C і 50-100 атм.

CH 3 CH=CH 2 + PdCl 2 + H 2 O > CH 3 C (O) CH 3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O 2 > PdCl 2 + H 2 O

Деяке значення має метод бродіння крохмалю під дією Bacyllus acetobutylicus з утворенням ацетону та бутанолу. Метод характеризується малими виходами. Використовується також методи отримання ізопропілового спиртута ацетилену.

CH 3 C (O) CH 3 + NaHSO 3 > (CH 3) 2 C (OH) - SO 3 Na

Вступає в альдольну самоконденсацію під дією лугів з утворенням діацетонового спирту.

2CH 3 C (O) CH 3 > (CH 3) 2 C (OH) CH 2 C (O) CH 3

Відновлюється цинком до пінакону.

2CH 3 C (O) CH 3 + Zn > (CH 3) 2 C (OH) C (OH) (CH 3) 2

При піролізі (700 ° C) утворює кетен.

CH 3 C (O) CH 3 > CH 2 =C=O

Легко приєднує ціановодень з утворенням ацетонціангідрину.

CH 3 C (O) CH 3 + HCN > (CH 3) 2 C (OH) CN

CH 3 C (O) CH 3 - С 2 Н 5 СОН - СН 2 = С (ОН) - СН 3

(CH 3) 2 CO + 2 C 6 H 5 OH > (CH 3) 2 C (C 6 H 4 OH) 2 + H 2 O

2. Вода – оксид водню – одна з найбільш поширених та важливих речовин. Поверхня Землі, зайнята водою, в 2,5 рази більша за поверхню суші. Чистої води в природі немає, вона завжди містить домішки. Отримують чисту водуметодом перегонки. Перегнана вода називається дистильованою. Склад води (за масою): 11,19% водню та 88,81% кисню.

Чиста вода прозора, не має запаху та смаку. Найбільшу щільністьвона має при 0° (1 г/см 3). Щільність льоду менша за щільність рідкої води, тому лід спливає на поверхню. Вода замерзає при 0 ° С і кипить при 100 ° С при тиску 101325 Па. Вона погано проводить теплоту та дуже погано проводить електрику. Вода – добрий розчинник. Молекула води має кутову форму атоми водню стосовно кисню утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води – диполь: та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться кисень, – негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти у ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поруч із звичайними молекулами Н 2 0 містяться асоційовані молекули, тобто. з'єднані в складніші агрегати (Н 2 Про) x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються її аномалії фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н 2 0-Н 2 S - Н 2 Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Очевидно, сполуки, що зв'язують воду, можуть бути осушувачами. З інших осушуючих речовин можна вказати Р205, СаО, ВаО, металевий Ма (вони теж хімічно взаємодіють з водою), а також силікагель.

До важливих хімічним властивостямводи відноситься її здатність вступати в реакції гідролітичного розкладання.

Таблиця 1. Рівноважний склад суміші ацетон-вода

Азеотропна суміш

Рис.1. Діаграма t-x,y для суміші ацетон – вода.

2. Властивості бінарної суміші

3.1 Продуктивність колони по дистиляту та кубовому залишку

1. Продуктивність вихідної суміші F=6 кг/с.

3. Тиск у паровому просторі дефлегматора 0,25 МПа.

4. Тип колони ректифікації - тарілчастий, тип тарілки - ситчастий.

5. Вихідна суміш перед подачею в колону нагрівається до температури кипіння насиченою водяною парою тиском 0,25 МПа.

Вступ

При розробці ректифікаційної колони з сітчастими тарілкаминеобхідно, як правило, вирішувати завдання:

2) аналіз теплових процесів, що здійснюються в парі, що гріє, куба колони;

3) конструювання ректифікаційної колони з сітчастими тарілками.

1. Загальні відомості про ректифікацію

ацетон вода ректифікаційна колона

Тривалий досвід промислової експлуатації насадочних колон показав доцільність їх використання при діаметрах не більше 0,8 м. При подальшому збільшенні діаметра колонки насадки погіршується рівномірний розподілфлегми по насадці, утворюються канали, якими переважно спрямовується флегма, і ефективність колони різко знижується.

Найбільш поширені ковпачкові тарілчасті колони, хоча в Останнім часомотримали перевагу ситчасті, клапанні, лускаті та інші ефективніші види барботажних пристроїв, головним призначенням яких є максимальний розвиток міжфазного контакту, що сприяє інтенсифікації масообміну між парами та флегмою. Крім цього, вибір типу контактного пристрою визначається і такими факторами, як економія матеріалу, вартість, легкість виготовлення, чищення та ремонту, стійкість до корозії, мале падіння напору при проходженні пари, широта діапазону сталої роботи тарілки.

Ректифікація відома з початку XIX століття як один з найважливіших технологічних процесів головним чином спиртової та нафтової промисловості. В даний час ректифікацію все ширше застосовують у різних областях хімічної технології, де виділення компонентів в чистому вигляді має дуже важливе значення (у виробництвах органічного синтезу, ізотопів, полімерів, напівпровідників і різних інших речовин високої чистоти).

Промислові колони ректифікації можуть досягати 60 метрів у висоту і 6 метрів діаметрі. У ректифікаційних колонах як контактні пристрої застосовуються тарілки, які дали назву хімічному терміну, і насадки. Насадка, що заповнює колону, може являти собою металеві, керамічні, скляні та інші елементи. різної форми. Конденсація складає розвиненої поверхні цих елементів.

2. Властивості бінарної суміші

1. Ацетон (диметилкетон, систематичне найменування: пропаноон-2) – найпростіший представник кетонів. Формула: CH 3 -C(O) - CH 3 . Безбарвна легкорухлива летюча рідина з характерним запахом. Він повністю змішується з водою та більшістю органічних розчинників. Ацетон добре розчиняє багато органічних речовин (ацетилцелюлозу та нітроцелюлозу, жири, віск, гуму та ін), а також ряд солей (хлорид кальцію, іодид калію). Є одним із метаболітів, що виробляються людським організмом. Світове виробництво ацетону становить понад 3 мільйони тонн на рік. У промисловості виходить безпосередньо чи опосередковано з пропена.

C 6 H 6 + CH 3 CH=CH 2 → C 6 H 5 CH (CH 3) 2

C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + O 2 → C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2

C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2 → C 6 H 5 OH + OC (CH 3) 2

Прямим окисленням пропіна в рідкій фазі в присутності PdCl 2 серед розчинів солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C і 50-100 атм.

CH 3 CH = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 C (O) CH 3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O 2 → PdCl 2 + H 2 O

CH 3 C (O) CH 3 + NaHSO 3 → (CH 3) 2 C (OH) - SO 3 Na

Вступає в альдольну самоконденсацію під дією лугів з утворенням діацетонового спирту.

2CH 3 C (O) CH 3 → (CH 3) 2 C (OH) CH 2 C (O) CH 3

Відновлюється цинком до пінакону.

2CH 3 C (O) CH 3 + Zn → (CH 3) 2 C (OH) C (OH) (CH 3) 2

При піролізі (700 ° C) утворює кетен.

CH 3 C (O) CH 3 → CH 2 =C=O

Легко приєднує ціановодень з утворенням ацетонціангідрину.

CH 3 C (O) CH 3 + HCN → (CH 3) 2 C (OH) CN

CH 3 C (O) CH 3 ↔ С 2 Н 5 СОН ↔ СН 2 =С (ОН) - СН 3

(CH 3) 2 CO + 2 C 6 H 5 OH → (CH 3) 2 C (C 6 H 4 OH) 2 + H 2 O

Чиста вода прозора, не має запаху та смаку. Найбільшу щільність має при 0° С (1 г/см 3). Щільність льоду менша за щільність рідкої води, тому лід спливає на поверхню. Вода замерзає при 0 ° С і кипить при 100 ° С при тиску 101325 Па. Вона погано проводить теплоту та дуже погано проводить електрику. Вода – добрий розчинник. Молекула води має кутову форму атоми водню стосовно кисню утворюють кут, що дорівнює 104,5°. Тому молекула води – диполь: та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, а частина, де знаходиться кисень, – негативно. Завдяки полярності молекул води електроліти у ній дисоціюють на іони.

У рідкій воді поруч із звичайними молекулами Н 2 0 містяться асоційовані молекули, тобто. з'єднані в складніші агрегати (Н 2 Про) x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н 2 0-Н 2 S - Н 2 Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Таблиця 1. Рівноважний склад суміші ацетон-вода

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Азеотропна суміш
t	0	60,3	72	80,3	82,7	84,2	85,5	86,9	88,2	90,4	94,3	100	-
y	100	77,9	69,6	64,5	62,6	61,6	60,7	59,8	59	58,2	57,5	56,9	-

Позначимо масову витрату дистиляту G D кг/с, кубового залишку через G W кг/с, тоді

Живлення:

Дистилят:

Кубовий залишок:

Відносна мольна витрата харчування

3.2 Розрахунок оптимального флегмового числа

Рис.2. Криві рівноваги за П=760 мм рт. ст.:

1 – ацетон-вода; 2 - чотирихлористий вуглець-ацетон.

Мінімальна кількість флегми

Де =0,76 - мольну частку ацетону в рівноважному з рідиною харчування, визначаємо за діаграмою - х.Робоча кількість флегми

Рівняння робочих ліній

а) верхньої (зміцнюючої) частини колони

б) нижній (вичерпній) частині колони

4. Визначення швидкості пари та діаметра колони

4.1 Визначення швидкості пари в колоні

Середні концентрації рідини

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні рівняння пари знаходимо за рівняннями робочих ліній:

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні температури пари визначаємо за діаграмою t-x,y:

Середні мольні маси та щільності пари:

Середня щільність пари в колоні

Температура у верху колони при x D=0,83 дорівнює 57 про С, а в кубі-випарнику при x W=0,008 вона дорівнює 97 про З.

Щільність рідкого ацетону при 57 о С , а води при 97 про .

Приймаємо середню густину рідини в колоні

Визначаємо швидкість пари в колоні

Об'ємна витрата пари, що проходить через колону, при середній температурі

Де М D- мольна маса дистиляту, рівна:

4.2 Визначення діаметра колони

Діаметр колони

За каталогом-довідником "Колонні апарати" D=800 мм. Тоді швидкість пари в колоні буде

За ОСТ 26-01-108-85 визначаємо:

Діаметр колони – 800 мм.

Відстань між тарілками – 300 мм.

Висота зливного порога – 25 мм.

Діаметр отвору – 5 мм.

Крок – 15 мм.

Виконання – 1.

Матеріал для виготовлення - вуглецева сталь ВСт3сп.

5. Гідравлічний розрахунок тарілок

Приймаємо такі розміри сітчастої тарілки: діаметр отворів d 0 = 5мм, висота зливної перегородки h п = 25мм. Вільний переріз тарілки 8% загальної площі тарілки. Площа, яку займають дві сегментні переливні склянки, становить 20% від загальної площі тарілки. Гідравлічний опір тарілки у верхній та нижній частині колони за рівнянням:

а) Верхня частина колони. Гідравлічний опір сухої тарілки

де = Н/м- Поверхневий натяг рідини при середній температурі у верхній частині колони; d Е = d 0 =0,005м .

Опір парорідинного шару на тарілці

Висота парорідинного шару

Розмір Δ h- Висоту шару над зливною перегородкою розраховуємо за формулою

де V Ж- об'ємна витрата рідини, м 3 /с ; П- периметр зливної перегородки, м; - відношення щільності парорідкістного шару (піни) до щільності рідини, що приймається приблизно рівним 0,5.

Об'ємна витрата рідини у верхній частині колони

де – середня мольна маса рідини.

Периметр зливної перегородки Пзнаходимо, вирішуючи систему рівнянь

де R =0,2м- Радіус тарілки; 2/3 П b- Наближене значення площі сегмента.

Знаходимо, що П =0,294м ; b =0,064м .

Висота парорідинного шару на тарілці

Опір парорідинного шару

Загальний гідравлічний опір тарілки

б) Нижня частинаколони

Загальний гідравлічний опір тарілки в нижній частині колони

Перевіримо, чи дотримується при відстані між тарілками h =0,3мнеобхідне для нормальної роботитарілок умова

Для тарілок у нижній частині колони, у яких гідравлічний опір більший, ніж у тарілок у верхній частині

Отже, вищевказана умова дотримується:

Перевіримо рівномірність роботи тарілок – розрахуємо мінімальну швидкість пари в отворах, достатню для того, щоб сітчаста тарілка працювала всіма отворами

Розрахована швидкість ; отже, тарілки працюватимуть усіма отворами.

6. Визначення числа тарілок та висоти колони

6.1 Розрахунок к. п. д. тарілок

а) наносимо на діаграму у-хробочі лінії верхньої та нижньої частини колони і знаходимо щаблі зміни концентрації n Т. У верхній частині колони; у нижній частині, всього 8 ступенів.

Число тарілок розраховуємо за рівнянням

Для визначення середнього к. п. д. тарілок знаходимо коефіцієнт відносної леткості компонентів, що розділяються, і динамічний коефіцієнт в'язкості суміші μ при середній температурі в колоні, що дорівнює 77 o C. При цій температурі тиск насиченої париацетону мм рт. ст.,води Р В =314,1 мм рт. ст., звідки . Динамічний коефіцієнт в'язкості ацетону при t =77o Cдорівнює 0,2 · 10 -3 Па·своди 0,3702·10 -3 Па·с. Приймаємо:

За графіком знаходимо. Довжина шляху рідини на тарілці

За графіком (рис.3) знаходимо значення виправлення на довжину шляху . Середній к. п. д. тарілок

Рис.3. Залежність поправки від довжини шляху рідини на тарілці l .

Для порівняння вважаємо середній к. п. д. тарілки за критеріальною формулою, отриманою шляхом статистичної обробкичисленних дослідних даних для ковпачкових та ситчастих тарілок

Попередньо розрахуємо коефіцієнт дифузії:

В цьому випадку

; .

Коефіцієнт дифузії

Безрозмірні комплекси

Середній к. п. д. тарілки

6.2 Розрахунок числа тарілок

Кількість тарілок:

у верхній частині колони

у нижній частині колони

Загальна кількість тарілок n=11, із запасом n=15, їх у верхній частині колони 9, а нижньої 6 тарілок.

Висота тарілчастої частини колони

Загальний гідравлічний опір тарілок

7. Тепловий розрахунок установки

Витрата теплоти, що віддається охолодній воді в дефлегматоре-конденсаторі

де r Aі r В- питомі теплоти пароутворення ацетону та води при 77 о З .

Витрата теплоти, одержуваної в кубі-випарнику від пари, що гріє

Тут теплові втрати Q піт.Прийняті в розмірі 3% від теплоти, що корисно витрачається; питомі теплоємності взяті відповідно при t D=57 про З ; t W=97 про З ; t F=67 про З; температура кипіння вихідної суміші t Fвизначено за рис.1.

Витрата теплоти в паровому підігрівачі вихідної суміші

Тут теплові втрати прийняті у розмірі 5%, питома теплоємність вихідної суміші . Витрата теплоти, що віддається охолодній воді у водяному холодильнику дистиляту.

де питома теплоємність дистиляту взята за середньої температури

Витрата теплоти, що віддається охолодній воді у водяному холодильнику кубового залишку

де питома теплоємність кубового залишку взята за середньої температури .

Витрата пари, що гріє, має тиск P абс . =2,5МПаі вологість 5%: а) у кубі-випарнику

де r Г.П.= 2141 · 10 3 Дж/кг - питома теплотаконденсації пари, що гріє;

б) у підігрівачі вихідної суміші

Усього: 0,58 +0,53 = 1,11 кг/с або 4,0 т/год.

Витрата охолоджувальної води при нагріванні її на 20 про З

а) у дефлегматорі

б) у водяному холодильнику дистиляту

в) у водяному холодильнику кубового залишку

Всього: 0,0208 м 3 /сабо 75 м 3 /год.

Висновок

Розрахували ректифікаційну колону для поділу суміші ацетон - вода подається витрата 6 кг/с, необхідна колона з діаметром D =800ммвисота тарілчастої частини колони 4,2 м,загальний гідравлічний опір 0,05 МПаз ситчастими тарілками, кількість яких 15 штук, відстань між тарілками – 300 мм, висота зливного порога - 25 мм, діаметр отвору - 5 мм, При цих даних к. п. д. тарілки 0,58 продуктивність дистиляту 0,87. Матеріал виготовлення колони - вуглецева сталь ВСт3сп.

Список використаної літератури

1. Іоффе І.Л. Проектування процесів та апаратів хімічної технології. – Л.: Хімія, 1991. – 352с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Приклади та завдання з курсу процесів та апаратів хімічної технології. – Л.: Хімія, 2006. – 576с.

3. Плановський О.М., Рам В.М., Каган С.З. Процеси та апарати хімічної технології. М.: Держхіміздат, 1962. – 546 с.

4. Електронний ресурс – http://spetsmashservis. narod.ru/katalog_kolon.html

2. Властивості бінарної суміші

3.1 Продуктивність колони по дистиляту та кубовому залишку

4. Визначення швидкості пари та діаметра колони

4.2 Визначення діаметра колони

6. Визначення числа тарілок та висоти колони

1. Продуктивність вихідної суміші F=6 кг/с.

3. Тиск у паровому просторі дефлегматора 0,25 МПа.

4. Тип колони ректифікації - тарілчастий, тип тарілки - ситчастий.

Вступ

При розробці колони ректифікації з ситчастими тарілками необхідно, як правило, вирішувати завдання:

2) аналіз теплових процесів, що здійснюються в парі, що гріє, куба колони;

3) конструювання ректифікаційної колони з сітчастими тарілками.

1. Загальні відомості про ректифікацію

ацетон вода ректифікаційна колона

Ректифікація відома з початку XIX століття як один із найважливіших технологічних процесів головним чином спиртової та нафтової промисловості. В даний час ректифікацію все ширше застосовують у різних областях хімічної технології, де виділення компонентів в чистому вигляді має дуже важливе значення (у виробництвах органічного синтезу, ізотопів, полімерів, напівпровідників і різних інших речовин високої чистоти).

2. Властивості бінарної суміші

1. Ацетон (диметилкетон, систематичне найменування: пропаноон-2) – найпростіший представник кетонів. Формула: CH 3 -C(O) - CH 3 . Безбарвна легкорухлива летюча рідина з характерним запахом. Він повністю змішується з водою та більшістю органічних розчинників. Ацетон добре розчиняє багато органічних речовин (ацетилцелюлозу і _25D0_25BB_25D1_258E_25D0_25BB_25D0_25BE_25D0_25B7_25D0_25B0" title="(!LANG:Нітроцелюлоза">нитроцеллюлозу , жиры, воск , резину и др.), а также ряд солей (хлорид кальция, B_25D0_25B8_25D1_258F" title="Йодід калію">иодид калия). Является одним из метаболитов, производимых человеческим организмом. Мировое производство ацетона составляет более 3-х миллионов тонн в год. В промышленности получается напрямую или косвенно из пропена .!}

C 6 H 6 + CH 3 CH=CH 2 → C 6 H 5 CH (CH 3) 2

C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + O 2 → C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2

C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2 → C 6 H 5 OH + OC (CH 3) 2

Прямим окисленням пропіна в рідкій фазі в присутності PdCl 2 серед розчинів солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C і 50-100 атм.

CH 3 CH = CH 2 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 C (O) CH 3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O 2 → PdCl 2 + H 2 O

CH 3 C (O) CH 3 + NaHSO 3 → (CH 3) 2 C (OH) - SO 3 Na

Вступає в альдольну самоконденсацію під дією лугів з утворенням діацетонового спирту.

2CH 3 C (O) CH 3 → (CH 3) 2 C (OH) CH 2 C (O) CH 3

CH 3 C (O) CH 3 → CH 2 =C=O

Легко приєднує ціановодень з утворенням ацетонціангідрину.

CH 3 C (O) CH 3 + HCN → (CH 3) 2 C (OH) CN

Атоми водню в ацетоні легко заміщаються на галогени. Під дією хлору (йоду) у присутності луги утворює хлороформ (йодоформ).

CH 3 C (O) CH 3 ↔ С 2 Н 5 СОН ↔ СН 2 =С (ОН) - СН 3

Сировина для синтезу багатьох важливих хімічних продуктів: __________________________">уксусного ангидрида , кетена, 0_25BE_25D0_25BD_25D0_25BE_25D0_25B0184B821CB" title="Діацетоновий спирт (сторінка відсутня)">диацетонового спирта , окиси мезитила,0_25B7_25D0_25BE_25D0_25B1_25D1_2580B6408A112" title="Метилізобутилкетон (сторінка відсутня)">метилизобутилкетона , метилметакрилата, 0_25BB_25D0_25BF_25D1_2580_25D0_25BE_25D0_25BF_25D0_25B0_25D0_25BD&action=edit&redlink=1" title="Дифенілпропан (сторінка відсутня)">дифенилпропана , изофорона, 0" title="Біфенол А">бифенола А и др.;!}

(CH 3) 2 CO + 2 C 6 H 5 OH → (CH 3) 2 C (C 6 H 4 OH) 2 + H 2 O

У рідкій воді поруч із звичайними молекулами Н 2 0 містяться асоційовані молекули, тобто. з'єднані в складніші агрегати (Н 2 Про) x завдяки утворенню водневих зв'язків. Наявністю водневих зв'язків між молекулами води пояснюються аномалії її фізичних властивостей: максимальна щільність при 4 ° С, висока температура кипіння (у ряді Н 2 0-Н 2 S - Н 2 Sе) аномально висока теплоємність. З підвищенням температури водневі зв'язки розриваються і повний розрив настає при переході води в пару.

Таблиця 1. Рівноважний склад суміші ацетон-вода

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Азеотропна суміш
t	0	60,3	72	80,3	82,7	84,2	85,5	86,9	88,2	90,4	94,3	100	-
y	100	77,9	69,6	64,5	62,6	61,6	60,7	59,8	59	58,2	57,5	56,9	-

Рис.1. Діаграма t-x,y для суміші ацетон – вода.
3. Матеріальний баланс колони 3.1 Продуктивність колони по дистиляту та кубовому залишку

Таблиця 2. Температури кипіння і молекулярні маси компонентів, що розділяються

		МВ, кг/кмоль
ацетон	56
вода	100

Позначимо масову витрату дистиляту G D кг/с, кубового залишку через G W кг/с, тоді

Живлення:

Дистилят:

Кубовий залишок:

Відносна мольна витрата харчування

3.2 Розрахунок оптимального флегмового числа

Рис.2. Криві рівноваги за П=760 мм рт. ст.:

1 – ацетон-вода; 2 - чотирихлористий вуглець-ацетон.

Мінімальна кількість флегми

Рівняння робочих ліній

а) верхньої (зміцнюючої) частини колони

б) нижній (вичерпній) частині колони

4. Визначення швидкості пари та діаметра колони 4.1 Визначення швидкості пари в колоні

Середні концентрації рідини

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні рівняння пари знаходимо за рівняннями робочих ліній:

а) у верхній частині колони

б) у нижній частині колони

Середні температури пари визначаємо за діаграмою t-x,y:

Середні мольні маси та щільності пари:

Середня щільність пари в колоні

Температура у верху колони при x D=0,83 дорівнює 57 про С, а в кубі-випарнику при x W=0,008 вона дорівнює 97 про З.

Щільність рідкого ацетону при 57 о С , а води при 97 про .

Приймаємо середню густину рідини в колоні

Визначаємо швидкість пари в колоні

Об'ємна витрата пари, що проходить через колону, при середній температурі

Де МD- мольна маса дистиляту, рівна:

4.2 Визначення діаметра колони

Діаметр колони

За каталогом-довідником "Колонні апарати" D=800 мм. Тоді швидкість пари в колоні буде

За ОСТ 26-01-108-85 визначаємо:

Діаметр колони – 800 мм.

Відстань між тарілками – 300 мм.

Висота зливного порога – 25 мм.

Діаметр отвору – 5 мм.

Крок – 15 мм.

Виконання – 1.

Матеріал для виготовлення - вуглецева сталь ВСт3сп.

5. Гідравлічний розрахунок тарілок

а) Верхня частина колони. Гідравлічний опір сухої тарілки

де = Н/м- Поверхневий натяг рідини при середній температурі у верхній частині колони; d Е =d 0=0,005м.

Опір парорідинного шару на тарілці

Висота парорідинного шару

Розмір Δ h- Висоту шару над зливною перегородкою розраховуємо за формулою

де V Ж- об'ємна витрата рідини, м 3 /с; П- периметр зливної перегородки, м; - відношення щільності парорідкістного шару (піни) до щільності рідини, що приймається приблизно рівним 0,5.

Об'ємна витрата рідини у верхній частині колони

де – середня мольна маса рідини.

Периметр зливної перегородки Пзнаходимо, вирішуючи систему рівнянь

де R=0,2м- Радіус тарілки; 2/3 Пb- Наближене значення площі сегмента.

Знаходимо, що П=0,294м; b=0,064м.

Висота парорідинного шару на тарілці

Опір парорідинного шару

Загальний гідравлічний опір тарілки

б) Нижня частина колони

З способи поділу сумішей (і гетерогенних і гомогенних) засновані на тому факті, що речовини, що входять до складу суміші, зберігають свої індивідуальні властивості. Гетерогенні суміші можуть відрізнятися за складом та фазовим станом, наприклад: газ+рідина; тверда речовина+рідина; дві рідини, що не змішуються, та ін. Основні способи поділу сумішей представлені на схемі нижче. Розглянемо кожен спосіб окремо.
Поділ гетерогенних сумішей
Для поділу гетерогенних сумішей,тверде тіло - рідина або тверде тіло - газ, що являють собою системи, виділяють три основні способи:

фільтрування,
відстоювання (декантування,
магнітна сепарація

Фільтрування
метод заснований на різній розчинності речовин та різних розмірах частинок компонентів суміші. Фільтрування дозволяє відокремити тверду речовину від рідини або газу.

Для фільтрування рідин можна використовувати фільтрувальний папір, який зазвичай складають у четверо і вставляють у скляну вирву. Вирву поміщають у склянки, в які накопичується фільтрат- Рідина, що пройшла через фільтр.
Розмір часу у фільтрувальному папері такий, що дозволяє молекулам води та молекулам розчиненої речовини безперешкодно просочуватися. Частинки розміром більше 0,01мм затримуються на фільтріпроходять крізь нього, у такий спосіб формується шар осаду.
Запам'ятай!За допомогою фільтрування не можна розділити справжні розчини речовин, тобто розчини, у яких розчинення відбулося лише на рівні молекул чи іонів.
Крім фільтрувального паперу в хімічні лабораторіївикористовують спеціальні фільтри з

різним розміром пір.
Фільтрування газових сумішей принципово не відрізняється від фільтрування рідин. Різниця полягає тільки в тому, що при фільтруванні газів від твердих зважених частинок (ТВЧ) використовуються фільтри спеціальних конструкцій (паперовий, вугільний) та насоси для примусового прокачування газової суміші через фільтр, наприклад, фільтрація повітря в салоні автомобіля або витяжка над плитою.
Фільтрування можна розділити:

крупи та воду,
крейда та воду,
пісок та воду і т.д.
пил та повітря (різні конструкції пилососів)

ВІДСТОЮВАННЯ
Метод заснований на різній швидкості осідання твердих частинок з різною вагою (щільністю) у рідкій або повітряному середовищі. Метод використовують для поділу двох і твердіших нерозчинних речовин у воді (або іншому розчиннику). Суміш нерозчинних речовин поміщають у воду, ретельно перемішують. Через деякий час речовини із щільністю більше одиниці осідають на дно судини, а речовини із щільністю менше одиниці - спливають. Якщо в суміші знаходиться кілька речовин з різною силою тяжкості, то в нижньому шарі відстоюватимуться важчі речовини, а потім легші. Такі шари також можна розділити. Раніше так виділяли крупинки золота із подрібненої золотоносної породи. Золотоносний пісок поміщали на похилий жолоб, яким пускали струмінь води. Потік води підхоплював і нес порожню породу, а важкі крупинки золота осідали на дні жолоба. У випадку газових сумішей відбувається осідання твердих частинок на твердих поверхнях, наприклад осідання пилу на меблів або листі рослин.
Даним методом можна розділяти і рідини, що не змішуються. Для цього використовують ділильну вирву.
Наприклад для поділу бензину та води, суміш поміщають у ділильну вирву, чекають моменту, поки не з'явиться чітка межа розділу фаз. Після цього акуратно відкривають краник і в склянку стікає вода.
Відстоюванням можна розділити суміші:

річкового піску та глини,
важкого кристалічного осаду від розчину
нафти та води
рослинної олії та води і т.д.

МАГНІТНА СЕПАРАЦІЯ
Метод ґрунтується на різних магнітних властивостях твердих компонентів суміші. Цей методвикористовують за наявності у суміші речовин-феромагнетиків, тобто речовин, що володіють магнітними властивостяминаприклад заліза.
Всі речовини по відношенню до магнітному полю, умовно можна поділити на три великі групи:

феромагнетики: притягуються магнітом-Fe, Co, Ni, Gd, Dy
парамагнетики: слабо притягуються-Al, Cr, Ti, V, W, Mo
діамагнетики: відштовхуються від магніту-Cu, Ag, Au, Bi, Sn, латунь.

Магнітною сепарацією можна розділитиь:

порошок сірки та заліза
сажу та залізо і т.д.

Поділ гомогенних сумішей
Для розділення рідких гомогенних сумішей (істинних розчинів)використовують такі методи:

випарювання (кристалізація),
дистиляція (перегонка),
хроматографія.

Випарювання. КРИСТАЛІЗАЦІЯ.
Метод заснований на різних температурах кипіння розчинника та розчиненої речовини. Використовується виділення розчинних твердих речовин з розчинів. Випарювання зазвичай проводять наступним чином: розчин наливають у фарфорову чашку та нагрівають її, постійно перемішуючи розчин. Вода поступово випаровується, і на дні чашки залишається тверда речовина.
ВИЗНАЧЕННЯ
Кристалізація- фазовий перехід речовини з газоподібного (пароподібного), рідкого або твердого аморфного стану кристалічний.
При цьому випарену речовину (воду або розчинник) можна зібрати методом конденсування більш холодної поверхні. Наприклад, якщо помістити холодне предметне скло над чашкою, що випарює, то на його поверхні утворюються краплі води. На цьому принципі заснований метод дистиляції.
ДИСТИЛЯЦІЯ. Перегонка.
Якщо речовина, наприклад цукор, розкладається при нагріванні, воду випаровують не повністю - упарюють розчин, а потім з насиченого розчину осаджують кристали цукру. Іноді потрібно очистити розчинники від домішок, наприклад, воду від солі. У цьому випадку розчинник слід випарувати, а потім його пари необхідно зібрати та сконденсувати при охолодженні. Такий спосіб поділу гомогенної суміші називається дистиляцією,або перегонкою.

У природі вода у чистому вигляді (без солей) не зустрічається. Океанічна, морська, річкова, колодязна та джерельна вода – це різновиди розчинів солей у воді. Однак часто людям необхідна чиста вода, яка не містить солей (використовується в двигунах автомобілів; у хімічному виробництві для отримання різних розчинів та речовин; при виготовленні фотографій). Таку воду називають дистильованої,саме її застосовують у лабораторії щодо хімічних дослідів.
Перегонкою можна розділити:

воду та спирт
нафту (на різні фракції)
ацетон та воду і т.д.

ХРОМАТОГРАФІЯ
Метод поділу та аналізу сумішей речовин. Заснований на різних швидкостях розподілу досліджуваної речовини між двома фазами - нерухомою та рухомою (елюент). Нерухома фаза, як правило, являє собою сорбент (дрібнодисперсний порошок, наприклад оксид алюмінію або оксид цинку або фільтрувальний папір) з розвиненою поверхнею, а рухлива - потік газу або рідини. Потік рухомої фази фільтрується через шар сорбенту або переміщається вздовж шару сорбенту, наприклад, по поверхні фільтрувального паперу.

Можна самостійно отримати хроматограму та побачити сутність методу на практиці. Потрібно змішати кілька чорнила і краплю отриманої суміші нанести на фільтрувальний папір. Потім точно в середину кольорової цятки почнемо по краплях приливати чисту воду. Кожну краплю потрібно вносити лише після того, як убереться попередня. Вода грає роль елюенту, що переносить досліджувану речовину по сорбенту - пористому папері. Речовини, що входять до складу суміші, затримуються папером по-різному: одні добре утримуються нею, інші вбираються повільніше і продовжують деякий час розтікатися разом з водою. Незабаром по аркушу паперу почне розповзатися справжня барвиста хроматограма: пляма одного кольору в центрі, оточена різнобарвними концентричними кільцями.
Особливо велике поширення набула тонкошарова хроматографія, в органічному аналізі. Переваги тонкошарової хроматографії в тому, що можна використовувати найпростіший і дуже чутливий метод детектування – візуальний контроль. Виявляти невидимі оку плями можна різними реактивами, а також використовуючи ультрафіолетове світло або авторадіографію.
В аналізі органічних та неорганічних речовинзастосовують хроматографію на папері. Розроблено численні методи поділу складних сумішей іонів, наприклад сумішей рідкісноземельних елементів, продуктів поділу урану, елементів групи платини.
СПОСОБИ РОЗДІЛЕННЯ СУМІШІВ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ У ПРОМИСЛОВОСТІ.
Способи поділу сумішей, що використовуються в промисловості, трохи відрізняються від лабораторних способів, описаних вище.
Для поділу нафти найчастіше використовують ректифікацію (перегонку). Докладніше цей процес описаний у темі "Переробка нафти".
Найпоширенішими методами очищення та поділу речовин у промисловості є відстоювання, фільтрація, сорбція та екстракція. Методи фільтрації та відстоювання проводяться аналогічно лабораторному методу, з тією різницею, що використовуються відстійники та фільтри великих обсягів. Найчастіше ці методи використовуються для очищення. стічних вод. Тому розглянемо детальніше методи екстракціїі сорбції.
Термін «екстракція» прикладемо до різних фазових рівноваг (рідина – рідина, газ – рідина, рідина – тверде тіло і т.д.), але найчастіше його застосовують до систем рідина – рідина, тому найчастіше можна зустріти таке визначення:
ВИЗНАЧЕННЯ
Екстракціїя -метод поділу, очищення і виділення речовин, заснований на процесі розподілу речовини між двома розчинниками, що не змішуються.
Одним з розчинників, що не змішуються, зазвичай є вода, другим - органічний розчинник, проте це не обов'язково. Екстракційний метод відрізняється універсальністю, він придатний виділення багатьох елементів у різних концентраціях. Екстракція дозволяє розділяти складні багатокомпонентні суміші найчастіше ефективніше та швидше, ніж інші методи. Виконання екстракційного відділення чи поділу не потребує складного та дорогого обладнання. Процес може бути автоматизований, за потреби ним можна керувати на відстані.
ВИЗНАЧЕННЯ
Сорбція- метод виділення та очищення речовин, заснований на поглинанні твердим тілом (адсорбція) або рідиною-сорбентом (абсорбція) різних речовин(сорбатів) із газових або рідких сумішей.
Найчастіше у промисловості методи абсорбції використовують для очищення газоповітряних викидів від частинок пилу чи диму, і навіть токсичних газоподібних речовин. У разі поглинання газоподібних речовин між сорбентом і розчиненою речовиною може протікати хімічна реакція. Наприклад, при поглинанні газоподібного аміакуNH 3розчином азотної кислоти HNO 3 утворюється нітрат амонію NH 4 NO 3(аміачна селітра), який можна використовувати як високоефективне азотне добрива.