Destylacja frakcjonowana

[Gala165]

Proszę, czy ktoś może narysować mi wykres idealnej destylacji frakcjonowanej dla 3 substancji o temp wrzenia: 45,90 i 130, blagam !

[Adax82]

Gala165,

A co to jest wykres idealnej destylacji frakcjonowanej? Czy masz na myśli idealną i nieograniczoną rozpuszczalność danego składnika w każdym z pozostałych ? Czy masz na myśli brak tworzenia się azeotropu ?

Teraz po kolei:
1. Destylację frakcjonowaną stosuje się po to, żeby rozdzielić składniki o zbliżonej temperaturze wrzenia/skraplania, żeby uzyskać wysoką czystość danego składnika po destylacji lub z obu powodów.
2. Destylacja frakcjonowana odbywa się w kolumnach rektyfikacyjnych o zaprojektowanej ilości półek ( rektyfikacyjnych ). Na każdej półce odbywa się proces destylacji prostej, której skutkiem jest uzyskanie pary bogatszej w składnik lotny i cieczy w składnik mniej lotny. Oba te składniki będą ponownie skraplane i odparowywane na kolejnych półkach, ale efekt ma być ten sam: uzyskanie pary bogatszej w składnik lotny i cieczy bogatszej w składnik mniej lotny. W ten sposób możemy oba składniki otrzymać w doskonałej czystości, chociaż nie będzie to nigdy czystość \(100 \%\) bo wtedy kolumna rektyfikacyjna musiałaby mieć nieskończoną ilość półek.
3. Prześledźmy destylację prostą oraz rektyfikację mieszaniny dwuskładnikowej ( wielkości liczbowe oszacowane zostały na podstawie rysunku ):
Na rysunku I mamy: mieszaninę o składzie cieczy ( punkt \(1\) ) \(40 \%\) składnika A plus \(60 \%\) składnika B. W pewnej temperaturze t1 w stanie równowagi znajdą się: para w punkcie \(2\) o składzie: \(65 \%\) składnika \(A\) plus \(35 \%\) składnika \(B\) oraz ciecz w punkcie \(1\) o składzie: \(20 \%\) składnika \(A\) plusz \(80 \%\) składnika \(B\).
I to jest sytuacja na jednej z półek w kolumnie rektyfikacyjnej
4. Rysunek II: teraz weźmy do dalszej destylacji ciecz o składzie punktu \(3\) z rysunku I, podgrzejmy ją to temp. \(t_2\) i otrzymamy: parę w punkcie \(4\) o składzie: \(45 \%\) składnika \(A\) plus \(55 \%\) składnika \(B\) oraz ciecz w punkcie \(4\) o składzie: \(95 \%\) składnika \(A\) plus \(5 \%\) składnika \(B\)
5. Cykl ten można powtarzać względnie dużą ilość razy mając na uwadze uzyskanie odpowiednią czystość składnika \(A\) lub \(B\).
6. Destylacja prosta mieszaniny trójskładnikowej: na rys. III przedstawiłem układy równowag fazowych składnika \(A i B, A i C oraz B i C\). Widać, że wykres ten nie może być przedstawiony na płaszczyźnie ( tj. przestrzeni dwuwymiarowej ), a musi być narysowany w przestrzeni trójwymiarowej. Tak na marginesie to dopowiem, że destylacja \(4\) składników winna być przedstawiona w przestrzeni czterowymiarowej, \(5\) składników w przestrzeni pięciowymiarowej, itd. Ale to gdyby chcieć być zgodnym z teorią. W praktyce jest jeszcze inaczej…
7. Przedstawienie procesu destylacji mieszaniny trójskładnikowej – jak widać na rysunku III – jest procesem poruszania się pomiędzy powierzchnią przestrzenną ( nie płaską ) wyznaczaną przez krzywe oznaczone kolorem niebieskim i reprezentujące układ równowagi mieszaniny cieczowej ( składników \(A, B i C\) ), a powierzchnią przestrzenną wyznaczoną przez krzywe oznaczone kolorem różowym i reprezentujące układ równowagi mieszaniny parowej ( składników \(A, B i C\) ).
8. Proces frakcjonowania mieszaniny trójskładnikowej – co do doktryny – jest identyczny z procesem frakcjonowania mieszaniny dwuskładnikowej. Gdyby chcieć to przedstawić na ( przestrzennym ) wykresie, obraz całości byłby bardzo nieczytelny, gdyż nawet pojedynczy proces na konkretnej półce rektyfikacyjnej jest trudny do wizualizacji. A gdybyśmy chcieli przedstawić taki proces na kolejnych pięciu półkach ? …A na wszystkich \(70\) półkach ?

Jeszcze uwaga co do przedstawionej przez Ciebie treści zadania.
Cytat: „…czy ktoś może narysować mi wykres idealnej destylacji frakcjonowanej dla \(3\) substancji…”
Jest to nieprecyzyjne pytanie. Można je rozumieć ( tak jak ja to przyjąłem ) jako rektyfikację mieszaniny złożonej z trzech składników, ale można też przyjąć jako rektyfikację trzech mieszanin złożonych parami ze składników\(A, B i C\).