Siedediagramme bin

1
Siedediagramme binärer Gemische und Rektifikation

• Von Annika Schultz und Annabel Sand

2
Übersicht

• Ziel des Versuchs
• Was ? Wieso? Heutige Entwicklung
• Theorie
• Clausius Clapeyronsche Gleichung
• Siedediagramme
• Azeotrope Gemische
• Versuchsaufbau Durchführung
• Refraktometer
• Rektifikationsapparatur
• Versuchsergebnisse
• Anwendung in der Industrie
• Destillation von Erdöl

3
Ziel des Versuchs

• Trennung eines Stoffgemisches durch Destillation
• Erreichen einer effektiven Trennung
• nutzbare Produkte aus Rohstoffen gewinnen
• Anwendung heute Rohöldestillation
• Praktikum unbekanntes Wasser/Methanol-Gemisch

4
Theorie

• Beschreibt alle Phasenübergänge
• Vorraussetzungen
• Chemisches Potential beider Phasen muss gleich
  sein

5
Siedediagramme

• Keine systematische Beschreibung der
  thermodynamischen Größen ? Diagramm
• Größen p, T , ?
• intensive Größen
• Dreidimensionales Zustandsdiagramm

6
Siedediagramm Isotherm

• 2-dimensionale Diagramme einfacher
• T ist konstant
• ? druckabhängiges Siedediagramm
• Zusammenhang Molenbruch und Dampfdruck
• PBltlt PA
• Zusammensetzung der Flüssig- und Dampfphase von x
  abhängig

7
Siedediagramm Isobar

• Flüssig Phase unten
• Gas Phase oben
• Zusammensetzung a2 bei Siedepunkt T2
• ? neues Dampf Flüssigkeits Verhältnis
• Dampfzusammensetzung entspricht Konnode
• T absenken auf T3 ? A kondensiert und man erhält
  höhere Konz. Von A in der Flüssigkeit

8
Schematischer Aufbau
9
Azeotrope Gemische

• Vorherige Diagramme gelten nur für ideale
  Mischungen
• Viele reale Mischungen haben azeotropen Punkt
  ? können nicht komplett getrennt werden
• Minimum Exzeßenthlapie ist positiv
• Maximum Exzeßenthlapie ist negativ

10
Versuchsaufbau- und durchführung

• 12 verschiedene Methanol Wasser Mischungen
  werden untersucht
• Brechungsindizes jeder Mischung mit dem
  Refraktometer messen
• Komplette Lösung unter unendlichem Rücklauf
  erhitzen
• Probe entnehmen und Brechungsindex messen

11
Rektifikation

• Fraktionierte Destillation
• Bessere Auftrennung durch mehrfache Destillation
• Siedekolben wird erhitzt Dampf steigt auf
  kondensiert in den Böden
• Jeder Boden hat eine andere Zusammensetzung
• Anteil an leicht flüchtigem Stoff steigt von
  unten nach oben

12
Versuchsaufbau Rektifikationsapparatur

• SK wird erhitzt Messung beginnt bei erstem
  Tropfen in B
• Totvolumina spülen
• Nach 45 min. T messen
• Entnahmestrom messen
• Proben nehmen Brechungsindices messen

13
Glockenbodenkolonne

• Dampf steigt in Kolonnenboden und wird in
  Flüssigkeit geleitet ? Sprudelschicht
• Dampf kondensiert teilweise und steigt in den
  nächsten Kolonnenboden
• Flüssigkeit steigt in Überlauföffnung ?
  Flüssigkeitssiphon entsteht
• Dampf muss Flüssigkeit durchqueren

14
McCabe Thiele Diagramm

• Theoretische Bodenanzahl kann ermittelt werden
• Molenbrüche werden gegeneinander aufgetragen
• Geradengleichung
• b wird aufgetragen, Gerade zu x Kopf ziehen
• Waagerechte zur Gleichgewichtskurve, Senkrechte
  zur Austauschgerade usw.

15
Anwendung Rohöldestillation

• Rohöl wird aufgewärmt und in Destillationsturm
  geleitet
• Unterschiedliche Temperaturen in Böden,
  Auftrennung der Produkte
• Leichte Bestandteile im Kolonnenkopf, schwere im
  Kolonnensumpf
• Folgende Fraktionen entstehen
• Raffineriegas, Flüssiggas und Benzin im Kopf
• Mitteldestillate an der Seite des Turmes
• Rückstand im Kolonnensumpf
• Rückstand durch Vakuumdestillation weiter
  auftrennen
• Destillation bei 50mbar ? weitere Fraktionen
  entstehen
• Vakuumgasöl ? zurück ins Mitteldestillat
• Schmieröl
• Weiterer Rückstand der als Heizöl verwendet wird

16
Schematischer Aufbau