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Distillazione

Distillazione. Equazione di Clausius-Clapeyron. dP/dT = ΔH/TΔV. Curve vapore – fase condensata. Costruzione del diagramma di stato. lnP = -ΔH/RT + cost. 3. Regola di Trouton. 2. 1.

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Presentation Transcript

  1. Distillazione

  2. Equazione di Clausius-Clapeyron dP/dT = ΔH/TΔV Curve vapore – fase condensata Costruzione del diagramma di stato lnP = -ΔH/RT + cost 3 Regola di Trouton 2 1 Curva 3: la pendenza dipende dal valore diΔV (ΔH è >0 per il passaggio solido-liquido)Calore latente di fusione

  3. Sistemi a due componenti Diagrammi binari liquido-vapore Diagrammi P - χ Soluzioni ideali: legge di Raoult P = PA + PB = xA·P°A + xB·P°B P = PA + PB = yA·P + yB·P yA = xA·P°A/P xA = (P – P°B)/(P°A – P°B) Volatilità relativa: αA-B αA-B = P°A/P°B y = x·αA-B/[1+x(αA-B – 1)] L V

  4. Diagrammi T - χ T V TB C V L TA L Regola della leva: Bilancio di massa: V + L = C Per 1 componente: V·χV + L·χL = C·χC V/L = (χL – χC)/(χC – χV) = CL/VC = nL/nV cV cL c

  5. Diagramma x-y

  6. Distillazione frazionata T4 V3 L3 T3 V2 L2 T2 T1 1

  7. Calcolo del numero di piatti teorico Metodo grafico di McCabe - Thiele Soluzioni binarie ideali: ΔHmisc = 0; ΔHevapIA = ΔHevapIB L = cost; V = cost all’interno della colonna (cambia solo il contributo di F) Equilibrio liquido-vapore su ciascun piatto e nella colonna Bilancio totale di massa: F = D + W D Zona di arricchimento (rettifica): V = L+D F Zona di esaurimento (stripping): L’ = V’+W W

  8. Metodo di McCabe - Thiele Si calcolano le equazioni di due rette di lavoro e si sovrappongono al diagramma y-x della miscela binaria R = L/D = rapporto di riflusso (arricchimento) y = R/(R+1)·x + 1/(R+1)·xD (esaurimento) y = L’/(L’-W)·x – W/(L’-W) ·xW Punti caratteristici: y = xD e y = 1/(R+1)·xD y = xW

  9. Metodo di McCabe - Thiele Si calcola l’equazione del comportamento dell’alimentazione: Si definisce il rapporto q = (L+L’)/F Retta dell’alimentazione: y = q/(q-1)·x – 1/(q-1)·xF Condizioni: q > 1 liquido con T<Teb q = 1 liquido con T = Teb 0<q<1 liquido + vapore q = 0  vapore saturo q < 0  vapore surriscaldato

  10. Metodo di McCabe - Thiele Si calcola il punto di intersezione tra le due rette di lavoro: partendo da xD si calcolano il numero di gradini tra la curva y-x e le due rette di lavoro

  11. Soluzioni reali(componentimiscibili)

  12. Miscele azeotropiche

  13. Miscele azeotropiche Distillazione azeotropica: azeotropo ternario (acqua-etanolo-benzene) Distillazione estrattiva: solvente poco volatile rispetto ai due componentida separare

  14. Produzioni petrolchimiche

  15. Produzione di olefine Idrocarburi non saturi C2 – C5 (più importanti):etilene, propilene, butileniC2H4 C3H6 C4H8 Reazione di cracking termico e deidrogenazione: Cm+nH2(m+n)+2 CmH2m + CnH2n+2 CnH2n+2  CnH2n + H2 Prodotti finali: olefine, diolefine, aromatici, nafteni Alte temperature (bassi tempi): acetilene Stabilità termodinamica delle olefine: diagramma di Francis

  16. Diagramma di Francis • CH4 più stabile a tutte le T • n-paraffine meno stabili > C • olefine più stabili > T, a parità di C • (1066 K: C2H4 più stabile C3H6) • per C che >, deidrogenazione più difficile rispetto al cracking

  17. Prodotti del cracking (a) etano; (b) propano (T = 815 °C; P = 1 atm) Tempo di permanenza (ms) Parametri caratterizzanti: temperatura tempo di permanenza pressione parziale dell’alimentazione

  18. Impianto di produzione di olefine Profilo di temperatura Reattore Schema dicracking

  19. Separazione del gas da cracking

  20. Separazione della frazione C4

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