Лабораторная работа по простой перегонке бинарной смеси вода-глицерин

Цель работы: изучение процесса простой перегонки двухкомпонентной смеси в системе вода-глицерин.

Задачи работы:

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы перегонного аппарата.

2. Исследовать материальный баланс перегонки (в системе вода-глицерин).

Свойства глицерина и смесей глицерин-вода

Глицерин (пропантриол-1,2,3) НОСН2-СН(ОН)-СН2ОН (С₃Н₈О₃). Молярная масса 92.09.

Чистый глицерин представляет собой сиропообразную, бесцветную жидкость без запаха и имеет сладкий вкус. В условиях достаточно сильного и продолжительного охлаждения высококонцентрированный глицерин кристаллизуется, образуя ромбические кристаллы. Предполагается, что оптимальная для кристаллизации глицерина температура составляет около -7°С. По некоторым данным, кристаллы глицерина плавятся при 17 °С, а по другим - при 18 °С или даже при 20 °С. Точка кипения глицерина равна 290 °С, т. кип. 99%-ного водного раствора - 239.0 °С, а 98%-ного водного раствора - 208.0 °С.

Глицерин жадно поглощает влагу из воздуха. Ощущение тепла, вызываемое концентрированным глицерином на коже человека, также обусловлено именно этим свойством. Благодаря такой способности концентрированный глицерин применяется в технике для осушки газов, и по той же причине его хранят в закрытой таре.

Глицерин смешивается с водой во всех соотношениях, причем наблюдается разогревание смеси и уменьшение объема. Наибольшая контракция происходит при смешивании 57 частей глицерина с 43 частями воды (по массе).

По плотности водных растворов глицерина, не содержащих примесей, можно определять его концентрацию по специальным таблицам в технологических справочниках (таблица 1.3, рисунок 1.5, уравнение 1.13). При 15 °С плотность 100%-ного глицерина равна 1265.57 кг/м3. Считается, что при изменении температуры на 1 °С в пределах температур 15-30 °С плотность глицерина изменяется на ± 6.7 кг/м3. Для не очень точных расчетов этой величиной можно пользоваться с целью определения плотности глицерина и при более высокой температуре.

C=-371.166+373.666*d (1.13)

где d- плотность раствора в г/см³, С – концентрация глицерина в масс.%

Таблица 1.3 – Плотность растворов глицерин - вода

Плотность, г/см³	Массовая доля, %	Массовая концентрация, г/л	Плотность, г/см³	Масс. доля, %	Массовая концент-рация, г/л
1, 010	5	50, 5	1, 140	55	627, 0
1, 022	10	102, 2	1, 153	60	691, 8
1, 034	15	155, 1	1, 167	65	758, 5
1, 047	20	209, 4	1, 181	70	826, 7
1, 060	25	265, 0	1, 194	75	895, 5
1, 073	30	321, 9	1, 208	80	966, 4
1, 086	35	380, 1	1, 221	85	1037, 8
1, 099	40	439, 6	1, 235	90	1111, 5
1, 113	45	500, 8	1, 248	95	1185, 6
1, 126	50	563, 0	1, 261	100	1261, 0

Рисунок 1.5 – Зависимость плотности раствора системы вода-глицерин от содержания глицерина

Глицерин смешивается с метиловым и этиловым спиртами, растворяется в ацетоне, в смеси равных объемов хлороформа и спирта или двух объемов спирта и одного объема диэтилового эфира. Он не растворяется в бензоле, хлороформе, четыреххлористом углероде, петролейном эфире и др. В одном литре сухого диэтилового эфира растворяется 2.5 г глицерина.

Глицерин в различной степени растворяет многие вещества неорганического происхождения, в том числе едкий калий и натрий, хлорид аммония, хлорид и сульфат натрия, свинца, железа, кальция, различные квасцы, борную кислоту, йод и др. Растворяющая способность водных растворов этого триола зависит от его содержания в них.

В глицерине при нормальном атмосферном давлении растворяются различные газы в количестве, зависящем от концентрации глицерина и температуры нагревания его. Максимум растворимости наблюдается при 80%-ной концентрации водного глицерина.

Чистый глицерин испаряется при медленном нагревании в открытой чашке при температуре 150-160 °С. Если глицерин зажечь, то он сгорает некоптящим пламенем. Температура вспышки глицерина в открытом сосуде равна 174 °С, температура воспламенения - 187 °С, а температура самовоспламенения - около 393 °С. При температуре ниже 28.75 °С упругость паров чистого глицерина можно считать равной нулю. Поэтому при комнатной температуре глицерин испаряться не может.

Совершенно чистый глицерин при нормальном атмосферном давлении кипит и перегоняется без разложения при температуре 290 °С.

Наличие следов минеральных веществ в глицерине при перегонке вызывает более или менее сильное его разложение. В вакууме резко снижается температура кипения глицерина, а вместе с тем и его разложение при перегонке. Такой же эффект дает продувание перегретого пара. В связи с этим на практике перегонка глицерина ведется при достаточном разрежении с одновременным продуванием перегретого пара.

Растворы глицерина в дистиллированной воде кипят при соответственно более низкой температуре. По температуре кипения глицерина, пользуясь справочными данными, можно определить концентрацию раствора.

Доля глицерина в парах над растворами его увеличивается по мере понижения внешнего давления и повышения температуры нагревания раствора. При выпаривании водных растворов глицерина на водяной бане он испаряется вместе с водой. Величина потерь глицерина при этом зависит от концентрации его раствора и от температуры. Если содержание глицерина в растворе не выше 50-60 %, унос его с парами воды при температуре 80 °С не велик. Выпаривание более концентрированных растворов глицерина, особенно при более высокой температуре, приводит к значительным его потерям. Содержание глицерина в парах при нагревании его водных растворов при температуре 100 °С характеризуется следующими данными (в %):

В растворе	75	80	85	90	95	100
В парах	0,2	0,3	0,4	0,55	0,85	1,7

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 623; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!