Distillazione continua in uno stadio ideale (flash)

Un processo di distillazione continua in uno stadio o flash avviene secondo lo schema seguente:

distillazione continua

una alimentazione viene preriscaldata sotto leggera pressione e successivamente viene fatta espandere mediante decompressione: ha luogo una parziale vaporizzazione e vengono separate con continuità due correnti, una in fase vapore ricca dei componenti più volatili e una in fase liquida ricca dei componenti meno volatili. Si dice che un’apparecchiatura del tipo descritto opera in condizioni di idealità se le fasi, liquida e vapore, presenti nel separatore si trovano in condizioni di equilibrio termodinamico. In tal caso il flash rappresenta un esempio di separazione per distillazione avente luogo in uno stadio ideale. Ovviamente l’ipotesi di idealità rappresenta solo un primo, ma importante livello di approssimazione dal momento che il grado di separazione dipende anche dalla velocità con cui hanno luogo i processi di trasferimento di materia ed energia nell’apparecchiatura in esame. Nei processi di separazione in cui si può assumere che fra le fasi immiscibili esista uno stato di equilibrio, è utile definire un parametro di equilibrio Ki come segue:

Ki = xi 1/xi 2

essendo xi 1 e xi 2  le frazioni molari del componente i nelle fasi 1 e 2. Nel caso particolare in cui le fasi siano un vapore e un liquido Ki viene chiamata costante di vaporizzazione e assume la forma:

Ki = yi/xi

da cui yi = Kixi

Essendo  yi e xi le frazioni molari rispettivamente del componente i nella fase vapore e liquida. In tal caso il fattore di separazione  che è caratteristico di un determinato processo di separazione diventa:

αij = yixj/ xiyj

αij  viene anche chiamata volatilità relativa del componente i rispetto al componente j e dipende unicamente dalle caratteristiche fisiche della miscela che deve essere separata. Si indichi con F la portata molare (moli/tempo) dell’alimentazione, con V quella del vapore e con L quella del liquido; si indichino con zi le frazioni molari dei vari componenti presenti nell’alimentazione, con xi quelle nel liquido e yi quelle del vapore uscente dall’alimentazione. In condizioni stazionarie il bilancio materiale totale dell’apparecchiatura è espresso da:

F = L + V

Il bilancio materiale applicato al generico componente i ha invece la forma:

Fzi = Vzi + Lzi =  Vyi + Lxi

da cui L/V = zi – yi/ xi – zi

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Author: Chimicamo

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