Göreceli oynaklık - Relative volatility

Nispi uçuculuk , sıvı bir kimyasal karışımındaki bileşenlerin buhar basınçlarını karşılaştıran bir ölçüdür . Bu miktar, büyük endüstriyel damıtma işlemlerinin tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır . Sonuç olarak, bu kolaylığı ya da daha fazla ayırmak için damıtma kullanarak güçlük göstermektedir uçucu bir karışım içinde daha az uçucu bileşenlerin bileşenleri. Geleneksel olarak, göreli oynaklık genellikle olarak gösterilir . ${\görüntüleme stili \alfa }$

Göreceli uçuculuklar, bir dizi denge aşamasında buhar ve sıvı fazların temasını içeren diğer ayırma veya absorpsiyon işlemlerinin yanı sıra her türlü damıtma işleminin tasarımında kullanılır .

Nispi uçuculuklar, birbirleriyle reaksiyona giren bileşenleri içeren ayırma veya absorpsiyon işlemlerinde kullanılmaz (örneğin, sulu sodyum hidroksit çözeltilerinde gazlı karbon dioksitin absorpsiyonu ).

Tanım

Belirli bir sıcaklık ve basınçta iki bileşenin ( ikili karışım olarak adlandırılır ) sıvı karışımı için , bağıl uçuculuk şu şekilde tanımlanır:

${\displaystyle \alpha ={\frac {(y_{i}/x_{i})}{(y_{j}/x_{j})}}=K_{i}/K_{j}}$

nerede:
${\görüntüleme stili \alfa }$	= daha uçucu bileşenin daha az uçucu bileşene göreli uçuculuğu${\görüntüleme stili ben}$${\görüntüleme stili j}$
${\görüntüleme stili y_{i}}$	= buhar fazındaki bileşenin buhar-sıvı dengesi mol fraksiyonu${\görüntüleme stili ben}$
${\displaystyle x_{i}}$	= sıvı fazdaki bileşenin buhar-sıvı dengesi mol fraksiyonu${\görüntüleme stili ben}$
${\görüntüleme stili y_{j}}$	= buhar fazındaki bileşenin buhar-sıvı denge konsantrasyonu${\görüntüleme stili j}$
${\görüntüleme stili x_{j}}$	= sıvı fazdaki bileşenin buhar-sıvı denge konsantrasyonu${\görüntüleme stili j}$
${\görüntüleme stili (y/x)}$	= Bir bileşenin Henry kanunu sabiti ( K değeri veya buhar-sıvı dağılım oranı olarak da adlandırılır )

Sıvı konsantrasyonları eşit olduğunda, daha uçucu bileşenler, daha az uçucu bileşenlerden daha yüksek buhar basınçlarına sahiptir. Bu nedenle, daha uçucu bir bileşenin değeri (= ), daha az uçucu bir bileşenin değerinden daha büyüktür . Bu, ≥ 1 olduğu anlamına gelir, çünkü daha uçucu bileşenin daha büyük değeri paydadır ve daha az uçucu bileşenin daha küçük olanı paydadadır. ${\görüntüleme stili K}$${\görüntüleme stili y/x}$${\görüntüleme stili K}$${\görüntüleme stili \alfa }$${\görüntüleme stili K}$${\görüntüleme stili K}$

${\görüntüleme stili \alfa }$birimsiz bir niceliktir. Her iki anahtar bileşenin uçuculukları eşit olduğunda, = 1 ve ikisinin damıtma yoluyla ayrılması, sıvının ve buhar fazının bileşimleri aynı olduğundan ( azeotrop ) verilen koşullar altında imkansız olacaktır . Değeri 1'in üzerine çıktıkça, damıtma yoluyla ayırma giderek daha kolay hale gelir. ${\görüntüleme stili \alfa }$${\görüntüleme stili \alfa }$

Tipik bir büyük ölçekli endüstriyel damıtma kolonunun şematik diyagramı

İki bileşen içeren sıvı karışıma ikili karışım denir. İkili bir karışım damıtıldığında, iki bileşenin tamamen ayrılması nadiren sağlanır. Tipik olarak, damıtma kolonunun üst kısmı ağırlıklı olarak daha uçucu bileşenden ve bir miktar daha az uçucu bileşenden oluşur ve alt kısım ağırlıklı olarak daha az uçucu bileşenden ve bir miktar daha uçucu bileşenden oluşur.

Çok bileşenli sıvı karışıma çok bileşenli karışım denir. Çok bileşenli bir karışım damıtıldığında, üst kısım ve alt kısım tipik olarak bir veya iki bileşenden çok daha fazlasını içerir. Örneğin, bazı ara ürünler petrol rafinerisi içerebilir çok bileşenli sıvı kanşımlandır alkan , alken ve alkin hidrokarbon kadar metan sahip olan bir tanesidir karbon atomu için decanes on karbon atomuna sahip olan. Böyle bir karışımın damıtılması için, damıtma kolonu (örneğin) aşağıdakileri üretecek şekilde tasarlanabilir:

• Ağırlıklı olarak metandan (bir karbon atomuna sahip) propana (üç karbon atomuna sahip ) kadar daha uçucu bileşenleri içeren bir üst kısım fraksiyonu
• Ağırlıklı olarak izobütandan (dört karbon atomlu) dekanlara (on karbon atomlu) kadar daha az uçucu bileşenleri içeren bir alt fraksiyon .

Böyle bir damıtma kolonuna tipik olarak bir propan giderici denir.

Tasarımcı, ayırma tasarımını yöneten anahtar bileşenleri, hafif anahtar (LK) olarak adlandırılan propan ve ağır anahtar (HK) olarak adlandırılan izobütan olarak belirleyecektir . Bu bağlamda, daha hafif bir bileşen, daha düşük kaynama noktasına (veya daha yüksek bir buhar basıncına) sahip bir bileşen anlamına gelir ve daha ağır bir bileşen, daha yüksek bir kaynama noktasına (veya daha düşük bir buhar basıncına) sahip bir bileşen anlamına gelir.

Bu nedenle, herhangi bir çok bileşenli karışımın damıtılması için bağıl uçuculuk genellikle şu şekilde tanımlanır:

${\displaystyle \alpha ={\frac {(y_{LK}/x_{LK})}{(y_{HK}/x_{HK})}}=K_{LK}/K_{HK}}$

Göreceli uçuculuk 1,05'ten düşükse, büyük ölçekli endüstriyel damıtma nadiren yapılır.

Değerleri , iyi bilinen DePriester çizelgeleri gibi denklemler, tablolar veya grafikler biçiminde sıcaklık, basınç ve faz bileşimleri açısından ampirik veya teorik olarak ilişkilendirilmiştir . ${\görüntüleme stili K}$

${\görüntüleme stili K}$değerler, petrol rafinerilerinde, petrokimya ve kimya tesislerinde , doğal gaz işleme tesislerinde ve diğer endüstrilerde çok bileşenli karışımların damıtılması için büyük ölçekli damıtma kolonlarının tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır .

Ayrıca bakınız

• sürekli damıtma
• Kademeli damıtma
• Vakumla damıtma
• Fraksiyonasyon sütunu
• Faz diyagramı
• teorik plaka
• McCabe-Thiele yöntemi
• Fenske denklemi
• Çok bileşenli bir sıvının denge flaşı
• Volatilite (kimya)

Referanslar

Dış bağlantılar

• Distilasyon Teorisi , Ivar J. Halvorsen ve Sigurd Skogestad, Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (aşağı kaydırın: 2.2.3 K-değerleri ve Göreceli Volatilite)
• Damıtma Prensipleri , Ming T. Tham, University of Newcastle upon Tyne (Göreceli Volatilite'ye gidin)