základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

5. sdílení hmoty mezi fázemi
Svislá vzdálenost křivky y-x od úhlopříčky odpovídá při rovnováze rozdílu (y – x) a vypovídá o
snadnosti dělit směs destilací.
Pro ideální směsi je možno konstruovat y-x diagramu na základě předpokladu o konstantnosti relativní
těkavosti α, definované vztahem
α = p 0 1 / p 0 2
a přidáme-li Daltonův a Raoultův zákon, dostaneme
x
y = α
1 − x + α x
(5-18)
Bohužel, mnoho systémů se chová tak neideálně, že předpoklad konstantního α je jakž-takž přijatelný jen
v úzkém rozmezí složení a jinak vede ke značným chybám. Hodí se ale dobře pro dvojice podobných
T
°C
kyselina
dusičná
130
120
azeotropní HNO3
(koncentrovaná)
y
1
voda
110
100
90
voda
0.5
80
bezvodá HNO3
0 1
x
0
0 0.5 x 1
kyselina dusičná
Obr. 5.14. Rovnováha kapalina-pára pro směs, tvořící azeotrop s nejvyšší teplotou varu. Azeotropní
(„koncentrovaná“) kyselina dusičná obsahuje při normálním tlaku 68% hm. HNO 3 . Při destilaci
podazeotreopní HNO 3 pára obsahuje více H 2 O, nadazeotropní HNO 3 se dá získat např. sycením kyseliny oxidy
dusíku při zvýšeném tlaku. Za normálního tlaku z ní obráceně oxidy dusíku odcházejí v parách. V každém
případě se při destilaci složení kapaliny posunuje k azeotropu.
120
voda
1
chlorovodík
T
°C
100
y
80
60
0.5
40
20
chlorovodík
0 1
x
nepolárních uhlovodíků – např. pro alkany nebo pro směsi jako benzen-toluen. Vysokou relativní těkavost
zhruba α=10 má směs amoniak – voda, relativní těkavost blízkou jednotce má například směs pyridin –
ethanol, čehož se využívá k přípravě nepříjemně páchnoucího denaturovaného lihu k pálení, prakticky
nerafinovatelného destilací.
0
0 0.5 x 1
Obr. 5.15. Rovnováha kapalina-pára pro směs, tvořící azeotrop s nejvyšší teplotou varu. Při destilaci se složení
páry posunuje k příslušné čisté složce, složení kapaliny k azeotropu.
voda
Azeotropní směsi
119