SEPARAZIONE DI MISCELE AZEOTROPICHE

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1 SEPRZIONE DI MISCELE ZEOTROPICHE Miscele semplici T C V*y = L*x + D*x D E = L/D D x D V y L x Retta di lavoro Riflusso totale (E => ) L D y = x + V V y = x x E = x + E E + 1 D x D Nessun limite di purezza per ogni alimentazione 77

2 Miscele zeotropiche La composizione del liquido eguaglia quella del vapore Temperature C T-xy for PROPNOL/CYCLOHEX Liquid/Vapor Molefrac PROPNOL Non è possibile ottenere i composti puri in una singola operazione L azeotropo è un limite alla purezza => si può considerare un composto Per superare l azeotropo => almeno due operazioni Distillazione: Cambiare la pressione ggiungere un solvente Diverse operazioni Estrazione con solvente dsorbimento Separazione con membrane 78

3 Separazione di miscele azeotropiche tramite cambio di pressione del sistema Temperature C T-x bar T-x 2.0 bar T-y bar T-y 2.0 bar z 2 z 1 T-xy for PROPNOL/CYCLOHEX P2 P1 Liquid/Vapor Molefrac PROPNOL F z 2 z 1 P2 F P1 79

4 Separazione di miscele azeotropiche tramite solvente Distillazione azeotropica Miscibilità completa in fase liquida Sistema ternario Possibili composizioni => Diagramma ternario riflusso totale il luogo delle composizioni è una curva Curva di distillazione (discontinua) o residua (differenziale) Inizia e termina su un vertice o un azeotropo => identifica i possibili prodotti l limite => lati del triangolo Essendo: F xfa = D x F xfb = D x F = D + D a Db + x + x a b Le composizioni si trovano su una retta nel diagramma ternario riflusso totale sono sulla stessa curva di distillazione, senza oltrepassarla Diagramma ternario di miscela zeotropica Nessun limite di purezza a riflusso totale riflusso finito le composizioni non sono sulla stessa curva di distillazione Molefrac ETHNOL Residue curve for PROPNOL/METHNOL/ETHNOL Molefrac METHNOL Molefrac PROPNOL

5 Diagrammi di sistema con azeotropo Residue curve for WTER/ETHNOL/ENZENE Molefrac ENZENE Molefrac ETHNOL Molefrac WTER Purezze limitate Le curve di distillazione dividono il diagramma in campi Posso ottenere composti puri in diverse curve di distillazione Devo usare diverse colonne L aggiunta di un solvente al sistema può consentire il superamento dell azeotropo 81

6 y Posso avere un prodotto puro Separo l altro prodotto dal solvente in una seconda unità. x Curve di distillazione => luogo delle composizioni a E totale Dal diagramma risulta possibile lo schema a 2 colonne non sempre vero. Limite sulla purezza ggiungo un solvente Ottengo un sistema ternario + Molefrac N-HEPTN Residue curve for ENZENE/CETONE/N-HEPTN Molefrac CETONE Molefrac ENZENE S S S Il luogo delle tangenti dal distillato (residuo) è luogo delle composizioni a riflusso minimo S + S S Per ogni colonna la regione tra il luogo delle tangenti e la curva di distillazione per il distillato (residuo) è l insieme delle separazioni possibili in una colonna. 82

7 Se F è nell insieme intersezione tra le due regioni la separazione nella colonna è fattibile. Il sistema ternario non consente regioni di separazione per distillazione dei tre composti => combinazione di processi Distillazione Estrattiva Distillazione + Liquido Vapore Solvente non volatile (più pesante dei composti) Nessuna lacuna di miscibilità (come distillazione azeotropica) Non è possibile separare per sola distillazione S Z S S S Di solito assorbimento e distillazione in un unica colonna a due alimentazioni 83

8 Es. cqua Etanolo Etilen glicole Disidratazione dell etanolo zeotropo % mol di etanolo Residue curve for WTER/ETHNOL/EGLI Molefrac EGLI Molefrac ETHNOL Molefrac WTER Dalle curve di distillazione => è possibile separare con due colonne di distillazione Il solvente bolle a circa 200 C => Solo sequenza diretta Il luogo delle tangenti da etanolo > 90% è prossimo all asse Etanolo cqua Non è possibile individuare una regione intersezione che contenga l alimentazione. La portata di solvente è da ottimizzare. 84