distillazione - ITIS Eustachio Divini – San Severino Marche · PPT file · Web viewDistillazione...

distillazionedistillazioneÈ un processo in cui una miscela liquida o allo stato di vapore di due o più sostanze è separata nelle frazioni componenti di purezza voluta, fornendo o sottraendo calore.

05/13/2305/13/23 distillazionefrancomaiolatidistillazionefrancomaiolati 22

Principi di base della distillazione Principi di base della distillazione

La separazione dei componenti dipende dalla La separazione dei componenti dipende dalla differenza del loro punto di ebollizione.differenza del loro punto di ebollizione.Il processo dipende dalla pressione (tensione) di Il processo dipende dalla pressione (tensione) di vapore caratteristica della miscela liquida.vapore caratteristica della miscela liquida.Un liquido “bolle” quando la sua pressione di Un liquido “bolle” quando la sua pressione di vapore uguaglia la pressione circostante.vapore uguaglia la pressione circostante.Un liquido con pressione di vapore più alta (più Un liquido con pressione di vapore più alta (più volatile) bolle a temperatura più bassa.volatile) bolle a temperatura più bassa.La pressione di vapore, e quindi il punto di La pressione di vapore, e quindi il punto di ebollizione, di una miscela liquida dipende dalla ebollizione, di una miscela liquida dipende dalla quantità relativa dei componenti nella miscela.quantità relativa dei componenti nella miscela.


Diagramma dei punti di ebollizioneDiagramma dei punti di ebollizioneVariazione della composizione di equilibrio dei componenti della miscela liquida (binaria) in relazione alla temperatura ed a pressione costante.

Punto di ebollizione di A puro

Punto di ebollizione di B puro (rugiada)

Un liquido di composizione A inizia a bollire al punto B; il vapore che si ottiene nel processo ha composizione C.

Volatilità relativa: indica la facilità con cui può avvenire una separazione.

αij = (yi/xi) / (yj/xj)


Equilibrio liquido-vaporeEquilibrio liquido-vapore Riferendosi al componente più Riferendosi al componente più

volatile, ad una data pressione volatile, ad una data pressione e temperatura, una miscela e temperatura, una miscela liquida di composizione xliquida di composizione xoo, , portata all’ebollizione produce portata all’ebollizione produce una miscela vapore di una miscela vapore di composizione ycomposizione yoo..

Le dimensioni, l’altezza, i piatti Le dimensioni, l’altezza, i piatti di una colonna di distillazione di una colonna di distillazione dipendono dall’equilibrio liquido-dipendono dall’equilibrio liquido-vapore.vapore.

x0

y0 arricchimento


Dipendenza dalla pressioneDipendenza dalla pressione

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

frazione molari fase liquida

fraz

ione

mol

are

fase

vap

ore

L’arricchimento L’arricchimento dipende dalla volatilità dipende dalla volatilità relativa.relativa.La volatilità relativa La volatilità relativa aumenta al diminuire aumenta al diminuire della pressione della pressione assoluta.assoluta.A bassa pressione si A bassa pressione si ottiene una migliore ottiene una migliore separazione della separazione della miscela.miscela.


Sistemi non idealiSistemi non ideali

Sistemi azeotropici: una particolare composizione di alcune miscele per le quali il vapore che si ottiene dalla vaporizzazione ha la stessa composizione del liquidoRichiedono

particolari tecniche di distillazione


Colonna distillazioneColonna distillazione

F; zF

W; xW

D; xD

L

Rapporto di riflussoR=L/D

F = D + W

F zF = D xD + W xWBilancio di materia


Le condizioni dell’alimentazione – 1 Le condizioni dell’alimentazione – 1 1. L’alimentazione è ad una

temperatura più bassa rispetto alla temperatura di ebollizione.

2. Tutto il liquido scende nella colonna e parte del vapore che sale condensa, aumentando la portata del liquido.

3. La linea dell’alimentazione ha una pendenza positiva che dipende dal bilancio termico nel piatto dell’alimentazione.


Le condizioni dell’alimentazione - 2Le condizioni dell’alimentazione - 2

1. L’alimentazione è liquida ed alla temperatura di ebollizione.

2. Tutto il liquido scende nella colonna

3. La linea dell’alimentazione ha una pendenza infinita.


LeLe condizionicondizioni dell’alimentazione – 3 dell’alimentazione – 3

1. L’alimentazione è in parte liquida ed in parte allo stato di vapore.

2. Il liquido scende nella colonna e il vapore sale.

3. La linea dell’alimentazione ha una pendenza negativa.



1. L’alimentazione è tutta allo stato di vapore, alla temperatura di ebollizione.

2. Tutto il vapore sale condensa, aumentando la portata.

3. La linea dell’alimentazione ha una pendenza zero.



1. L’alimentazione è un vapore surriscaldato,

2. Quindi si unisce al vapore che sale nella colonna e provoca anche l’evaporazione di parte del liquido che scende.

3. La linea dell’alimentazione ha una pendenza positiva che dipende dal bilancio termico nel piatto dell’alimentazione.


Metodo McCabe-Thiele Metodo McCabe-Thiele per il calcolo dei piatti - 1per il calcolo dei piatti - 1

Flusso molare costanteCalori molari dei componenti circa

ugualiEffetti termici trascurabiliPer ogni mole di vapore condensato,

una mole di liquido evaporato


Metodo McCabe-ThieleMetodo McCabe-Thiele per il calcolo dei piatti - 2per il calcolo dei piatti - 2

Retta superiore di lavoro – di arricchimento



Retta inferiore di lavoro – di esaurimento

La pendenza della retta è data dal rapporto delle quantità del liquido e del vapore nella zona di stripping /esaurimento


Metodo McCabe-ThieleMetodo McCabe-Thiele per il calcolo dei piatti - 4 per il calcolo dei piatti - 4



Il numero di piatti teorico nell’es. è 7, considerando anche il ribollitore di coda.

Il numero di piatti effettivo è maggiore e si ottiene dividendo tale valore per l’efficienza dei piatti (valore di solito compreso tra 0,5 e 0,7).



La linea q È in relazione alle condizioni dell’alimentazione:

q=0 vapore saturo

q=1 liquido saturo

0<q<1 miscela liquido-vapore

q>1 liquido sottoraffreddato

q<0 vapore surriscaldato

la linea q è luogo dei punti di intersezione tra le due rette di lavoro, superiore ed inferiore


Costruzione curva di equuilibrioCostruzione curva di equuilibrio

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

frazione molari fase liquida

fraz

ione

mol

are

fase

vap

ore

Tensioni di vapore

Composizione Benzene

T BenzeneClorobenzen

e fase liquidafase

vapore

80,5 101,0 19,4 1,00 1,00

83,1 109,3 21,4 0,91 0,98

85,7 118,2 23,5 0,82 0,96

88,3 127,7 25,8 0,74 0,93

90,9 137,7 28,2 0,66 0,91

93,5 148,3 30,9 0,60 0,88

96,0 159,6 33,7 0,53 0,84

98,6 171,5 36,8 0,48 0,81

101,2 184,1 40,0 0,42 0,77

103,8 197,4 43,5 0,37 0,73

106,4 211,5 47,3 0,33 0,69

109,0 226,3 51,3 0,28 0,64

111,6 241,8 55,5 0,24 0,58

114,2 258,2 60,1 0,21 0,53

116,8 275,5 64,9 0,17 0,47

119,4 293,6 70,1 0,14 0,40

122,0 312,6 75,6 0,11 0,33

124,6 332,5 81,4 0,08 0,26

127,1 353,4 87,6 0,05 0,18

132,3 398,1 101,0 0,00 0,00


Determinazione numero piattiDeterminazione numero piatti1.Condizioni dell’alimentazione:

composizione e caratteristiche termiche

2.Composizione distillato e rapporto di riflusso

3.Composizione residuo

4.Disegno dei gradini


Rapporto di riflusso ( R )Rapporto di riflusso ( R ) Se R Se R aumentaaumenta la la

semiretta si abbassa.semiretta si abbassa. Se R Se R diminuiscediminuisce la la

semiretta si alza.semiretta si alza. La variazione di R La variazione di R

determina cambiamento determina cambiamento del numero di stadi di del numero di stadi di equilibrio e quindi dei equilibrio e quindi dei piatti, cioè dell’altezza piatti, cioè dell’altezza della colonna.della colonna.

Cambiano anche i flussi Cambiano anche i flussi di liquido e di vapore, di liquido e di vapore, cioè il diametro della cioè il diametro della colonna.colonna.

XD/(R+1)

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