Wetenschapsforum

Hoi,
 
ik heb vraag over een continu destillatie. De opstelling bestaat uit een vat dat verwarmd wordt en waaraan een vloeistof wordt gevoed bestaande uit twee stoffen met ongeveer kookpunt 50 en 150°C. Het vat is gedeeltelijk gevuld met vloeistof waarvan het niveau constant is. (na de opstart periode) Dit betekent dat de dampsamenstelling gelijk is aan de vloeistofvoeding. Wat is de samenstelling van de vloeistof? En wat is het geschatte kookpunt bij 2 bar overdruk? Circa 170°C?
 
alvast bedankt.

sorry wat kort door de bocht: ik wil graag de samenstelling van de vloeistof in de kolf weten waarvan de hoeveelheid constant is.

Deze probleemstelling is veel te vaag.

Met andere woorden:
 
Ik voed een constante stroom vloeistof naar een verdamper. Deze vloeistof bestaat uit 2 verschillende stoffen met kookpunt van 50°C en 150°C en heeft een constante samenstelling. De verdamper is gedeeltelijk gevuld met een constant volume vloeistof.  Wat is de samenstelling van de vloeistof in de verdamper? De samenstelling van de gasfase is natuurlijk constant en gelijk aan de voeding.  De temperatuur van de vloeistof moet tenminste 150°C zijn volgens mij? Ik ga ervanuit dat er geen azeotroop aanwezig is. Stel de verhouding is 2:1 (mol_50°C:mol_150°C).

Zijn hier formules voor?

Hoe blijft het volume in de verdamper constant?
 
Als je het een mengsel voert en de laagst kokende component daar voortdurend (als gas) uitgehaald wordt houdt je steeds meer van de hoogst kokende component over. Deze ophoping kun je wellicht doorbreken door vloeistof af te voeren, maar ook dat is een mengsel, alleen verarmd in de laagst kokende component vergeleken met de feed. 

Ik voed een constante stroom vloeistof naar een verdamper. Deze vloeistof bestaat uit 2 verschillende stoffen met kookpunt van 50°C en 150°C en heeft een constante samenstelling. De verdamper is gedeeltelijk gevuld met een constant volume vloeistof.  Wat is de samenstelling van de vloeistof in de verdamper? De samenstelling van de gasfase is natuurlijk constant en gelijk aan de voeding.

Dus dit is eigenlijk geen echte destillatie, want je scheidt blijkbaar niks. Je verdampt de voeding en meer niet ? Geen schotels, geen reflux ?

De temperatuur van de vloeistof moet tenminste 150°C zijn volgens mij?

Als de verdamper een verwarming heeft dan hoeft de voeding niet verwarmd te worden voor die in de verdamper valt. Als de voeding wel verwarmd is, en gedeeltelijk damp is, dan zal dat invloed hebben op de samenstelling en temperatuur (kookpunt) van de vloeistof in de kolf.
 
Over welke stoffen met kookpunt 50 en 150 ^oC gaat het hier? Of als dat geheim is: zijn het koolwaterstoffen (alkanen, aromaten), of alcoholen, of ketonen, vetzuren, ....?

Het volume blijft constant door zoveel warmte toe te voeren dat alles wat je voedt ook verdampt. Er zit een rest in de verdamper.
 
Er vindt geen scheiding plaats en geen reflux. En dat is ook niet van belang voor mij. Ik wil de samenstelling kunnen berekenen van de vloeistof in de verdamper gedurende het proces want de temperatuur fluctueert zo'n 2 graden. En van daaruit eventueel lichte fluctuaties in de gasfase.
 
De voeding is niet verwarmd en wordt van onder de verdamper in geleid.
 
We hebben het over alcoholen en esters.

De wandtemperatuur is zo'n 20 graden warmer dan de hoogstkokende component

We hebben het over alcoholen en esters.

Dat zijn polaire molekulen die zich niet ideaal gedragen. Je hebt dus te maken met activiteitscoefficienten bij het vloeistof-damp-evenwicht en wellicht zelfs met azeotropen.
Dat maakt eraan rekenen met de hand erg moeilijk want die activiteitscoefficienten zijn afhankelijk van de concentraties in de vloeistof die je nou juist wilt berekenen.

Daar ben ik van op de hoogte, maar op dit moment heb ik niets anders dan de aanname dat het gedrag ideaal is.

Ik wil de samenstelling kunnen berekenen van de vloeistof in de verdamper gedurende het proces want de temperatuur fluctueert zo'n 2 graden. En van daaruit eventueel lichte fluctuaties in de gasfase.
.....
We hebben het over alcoholen en esters.

Dus je maakt je druk over een fluctuatie van slechts 2 graden maar wilt tegelijk voor een berekening aannemen dat het mengsel zich ideaal gedraagt?
 
 
Je voegt een voeding met x₁ = 0,667 en x₂ = 0,333 toe aan een kolf met een samenstelling die in de orde van x₁ = 0,1 en x₂ = 0,9 zal zijn. Als dat niet razendsnel mengt dan kun je natuurlijk fluctuaties verwachten.
 
Je noemde eerder een mengsel met twee componenten met kookpunten van 50 en 150 graden, ik neem aan bij atmosferische druk.
Bij 2 bar overdruk zullen die kookpunten ruwweg 40 graden hoger zijn.
 
Ik weet niet welke componenten jij in gedachte had, maar ik neem hier als voorbeeld een mengsel van (1) methanol en (2) propylbutyraat en gebruik de vle-calc.com website:
http://vle-calc.com/phase_diagram.html?numOfC=2&compnames=1&Comp1=1&Comp2=117&Comp3=2&VLEMode=isobaric&VLEType=xyT&numberForVLE=3

De rode lijn is de damplijn, de blauwe de vloeistof. Zie ook de tabel onder de grafiek.
Bij y₁ = 0,667 hoort dan een temperatuur van 148 ^oC en een x₁ = 0,08 en dat zijn in dit voorbeeld dus de condities in de verdamper.
 
Hoe sterker het mengsel afwijkt van ideaal des te breder is de kooklus en des te groter het verschil tussen y1 en x1.
Zou het bijvoorbeeld een bijna ideaal mengsel van twee alkanen met ongeveer dezelfde kookpunten als methanol en propylbutyraat zijn, dan zou de kooklus minder breed zijn, en zou bij y₁ = 0,667 er in de verdamper een x₁ van ongeveer 0,2 zijn.
Bijvoorbeeld: http://vle-calc.com/phase_diagram.html?numOfC=2&compnames=1&Comp1=27&Comp2=20&Comp3=2&VLEMode=isobaric&VLEType=xyT&numberForVLE=3
 
Ik heb overigens geen mening over de nauwkeurigheid van deze website; bovenstaande is slechts een willekeurig rekenvoorbeeld om je een idee te geven over orde van grootte van x₁ en T.
Je kunt zelf een ander mengsel kiezen in het pulldown menu van de componenten. Click daarvoor op de woorden Component 1: en Component 2:
 
 

Bedankt, zoiets zocht ik.