Neste-höyrytasapainojen kokeellinen määritys

Abstract

Insinöörityön tarkoituksena oli määrittää kokeellisesti kahden aineen muodostaman seoksen kiehumispistediagrammeja ja neste-höyrydiagrammeja. Kiehumispistediagrammit esittävät aineen erottumista neste- ja höyryfaaseihin, kun seosta tislataan eri kiehumislämpötiloissa. Neste-höyrydiagrammit esittävät aineen mooliosuuksien keskinäisiä riippuvuuksia tasapainotilanteessa.

Insinöörityössä tislattiin kuusi kahden aineen muodostamaa seosta (isopropanoli-vesi, metanoli-vesi, n-propanoli-vesi, metanoli-tolueeni, metanoli-n-propanoli ja sykloheksaani-isopropanoli) vakiopaineessa ja verrattiin niistä saatuja kiehumispistediagrammeja ja neste-höyrydiagrammeja kirjallisuuden vastaaviin diagrammeihin.

Tislauksessa oli hankala määrittää tutkittavan seoksen tasapainotilanne, kun aineilla on lähes yhtä suuret kiehumislämpötilat tai kun ne muodostavat keskenään atseotrooppisen seoksen (sykloheksaani-isopropanoliseos). Parhaiten onnistuivat metanolin ja veden neste-höyryfaasidiagrammit, ja haastavinta oli tislata sykloheksaanin ja isopropanolin seosta.

The purpose of this thesis project was to experimentally determine boiling point and liquid-vapor diagrams for mixtures of two substances. Boiling point diagrams show the separation of a substance into liquid and vapor phases when the mixture is distilled at different boiling temperatures. Liquid-vapor diagrams show interdependencies of mole fractions of the substance in equilibrium state.

The experimental part of the project was carried out distilling six mixtures of two sub-stances (isopropanol-water, methanol-water, n-propanol-water, methanol-toluene, methanol-n-propanol and cyclohexane-isopropanol) at constant pressure and comparing boiling point and liquid-vapor diagrams to the corresponding diagrams from literature.

During distillation, it was difficult to determine the equilibrium state of a mixture when substances have equal boiling temperatures or when they form an azeotropic mixture (cyclohexane-isopropanol mixture). The most successful liquid-vapor phase diagrams were plotted for a methanol-water mixture, and it was most challenging to distill a cyclohexane-isopropanol mixture.