Теоретические основы процесса конденсации

Конденсация - обратный процесс испарению, это переход вещества из парообразного состояния в жидкое.Сублимация - процесс перехода твердого вещества в парообразное, минуя жидкое состояние. Асублимация - переход вещества из парообразного состояния сразу в твердое, минуя жидкое состояние. Например, пары FeCl₃ и AlCl₃ при охлаждении и нормальном давлении переходят в твердое состояние.

Замкнутое пространство над веществами всегда заполнено их парами. Давление паров вещества называется равновесным, когда количество молекул, переходящих в парообразное состояние, равно количеству молекул, осаждающихся из паров. Равновесное давление паров зависит от температуры.

Закон Дальтона.В замкнутом объеме, заполненном парами нескольких веществ и газами, общее давление паров смеси равно сумме парциальных давлений паров и газов, составляющих смесь:

Робщ = Р₁ + Р₂ + Р₃ + …..Рn

Процессы конденсации и асублимации всегда сопровождаются выделением тепла, которое равно теплу, затраченному на испарение или сублимацию. В смеси нескольких газов и паров температура конденсации зависит от парциального давления каждого вещества паров в парогазовой смеси. Теоретически переход наступает при достижении точки росы. Точка росы – это температура, при которой пар конденсируется и превращается в капли (росу). Температура точки росы пара определяется только двумя параметрами воздуха: его температурой и влажностью. Чем выше влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Практически конденсация паров наступает всегда при температурах значительно ниже точки росы.

Таблица 5.1 - Температуры плавления и кипения хлоридов при атмосферном давлении

Компоненты ПГС по температуре кипения (табл. 5.1) можно разделить на четыре группы:

1) высококипящие твердые хлориды (их температура кипения выше температуры кипения TiCl₄): NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂, MnCl₂, FeCl₂, CrCl₃, CrCl₂;

2) низкокипящие твердые хлориды (их температура кипения ниже температуры кипения TiCl₄): FeCl₃, AlCl₃, C₆Cl₆, NbCl₅, NbOCl₃ и комплексные соединения хлоридов железа, калия и натрия;

3) низкокипящие жидкие хлориды: TiCl₄, SiCl₄, VOCl₃, SiOCl₆, SOCl₂, SO₂Cl₂ и др;

4) газы: СО, СО₂, N₂, Cl₂, HCl, SО₂, COCl₂, и др.

Если создать систему конденсации из аппаратов с постепенно понижающейся рабочей температурой, хлориды могут конденсироваться раздельно. На практике чёткого разделения не достигается, так как по мере конденсации снижается концентрация очередного хлорида и его точка росы. Высококипящие хлориды уходят из ПГС, а количество низкокипящих увеличивается.