Равновесные кривые в координатах x-y и T-x-y

При заданных давлении и температуре состав пара над жидкостью является строго определенным и зависит только от состава жидкости. В этом случае пар и азот находятся в равновесном состоянии. Если нарушить это равновесие, то изменится состав жидкой и паровой фаз. Для определения зависимости между равновесными содержаниями компонентов смеси в жидкости и паре пользуются графиком (рис. 2.2). По оси абсцисс откладывают концентрацию компонентов в жидкости x, а по оси ординат – концентрацию этого же компонента в паре у.

Например, если концентрация азота в жидкости 78% (см. рис. 2.2) при давлении 0,1 МПа, то в паре над жидкостью его будет содержаться 93% (точка А). С увеличением давления содержание низкокипящего компонента (азота) в паре уменьшается, а высококипящего (кислорода) увеличивается. При давлении 0,5 МПа концентрация азота в паре 90% (точка Б), при давлении 3 МПа – 85% (точка В).

Отложим по оси абсцисс концентрацию азота в жидкости, а по оси ординат температуру кипения жидкости при постоянном давлении (рис. 2.3).

Кривые показывают, как меняется концентрация жидкости в зависимости от температуры (нижняя кривая) и как изменяется состав пара над кипящей жидкостью – (верхняя кривая). С понижением температуры при p-const концентрация азота в жидкости повышается и приближается к 100%, с повышением температуры жидкости концентрация азота в жидкости уменьшается.

Эта разность наибольшая, когда в жидкости содержится 30…40% N2. С увеличение давления жидкости разность содержания азота в жидкой и паровой фазах (отрезок АБ) уменьшается, а при критическом давлении она равна нулю (рис. 2.4).

Следовательно, процесс разделения (ректификации) выгоднее проводить при более низком давлении, так как при этом разность (отрезок АБ) между жидкой и паровой фазами будет больше.