Перегонка с водяным паром.

Применяется, когда жидкость не смешивается с водой, и довольно часто для отделения высококипящих жидкостей от нелетучих загрязнений. Схема установки представлена на рис.127.

Рис. 127. Схема установка для перегонки с водяным паром.

1.Куб. 2.Конденсатор. 3.Отстойник.

Пузырьки водяного пара (В), проходя через слой жидкости А в кубе 1

(Н>0.6 м), насыщаются компонентом А. Паровая смесь (А+В) направляется в конденсатор 3, охлаждаемый водой. Конденсат перетекает в отстойник (сепаратор) 3, где жидкая смесь расслаивается: на жидкость А (например, толуол) и жидкость В (вода).

Общее давление паровой смеси при полном насыщении

Практически

- степень насыщения (=1 для пузырькового режима кипения).

При перегонке под атмосферным давлением Р=760 мм рт. ст.

Тогда

Это означает, что температура перегонки будет ниже 100 ⁰С.

Правило фаз Гиббса: С+Ф=К+n.

Для данной системы число фаз Ф=3 (жидкости А и В, пар). Тогда число степеней свободы системы: С+3=2+2, С=1.

Для такой системы температура кипения не зависит от состава фаз, как это показано на рис.128 (изотерма и изобара равновесия).

Рис.128. Изотерма (а) и изобара (б) равновесия для системы С=1.

Расход водяного пара.

Согласно закону Дальтона

(117)

где у – в кг/моль.

Умножаем обе части уравнения (117) на в молях

Откуда расход острого водяного пара на перегонку

Для определения температуры перегонки применяют график зависимости парциального давления пара компонента от температуры (для воды – обратная зависимость). График представлен на рис. 129.

Рис. 129. График для определения температуры перегонки.

Молекулярная перегонка.

Процесс протекает в глубоком вакууме при остаточном давлении

(10^-3-10^-4 мм рт. ст.) или 13-130 МПа. Такой вакуум создаётся форвакуумными насосами (первая ступень) и диффузионно-конденсационными насосами (последние ступени).

Схемы установок для молекулярной перегонки представлены на рис.130-132.

Рис.130. Принцип устройства одноступенчатого аппарата для молекулярной дистилляции.

1.Испаритель. 2.Конденсатор. 3.Рубашка. 4.Распределитель пленки исходной смеси. 5,6. Выводы остатка и дистиллята. 7.Нагреватель испарителя.

Исходная смесь (рис.130) стекает по вертикальной поверхности испарителя 1, обедняется л/л компонентом и уходит из аппарата в виде остатка. Л/л компонент конденсируется на поверхности конденсатора 2. Расстояние h между поверхностями испарителя и конденсатора обычно составляет

20-30 мм и должно быть меньше длины свободного пробега молекул л/л компонента.

Рис.l31. Одноступенчатый центробежный аппарат /с поднимающейся пленкой/ для молекулярной дистилляции.

1.Ротор центрифужного типа. 2.Ввод исходной смеси. 3.Электронагреватель. 4.Первый конденсатор. 5.Второй конденсатор. б,7.Поддоны под первым и вторым конденсаторами соответственно. 8.Кольцевой приемник. 9.Отводной желоб. 10. Концентрические изоляционные плиты. 11.Корпус аппарата.

Более совершенным считается центробежный аппарат (рис.131), в котором исходная смесь поднимается в виде плёнки внутри вращающегося ротора. Ротор обогревается излучением и является испарителем. Два конденсатора располагаются в центре аппарата и позволяют получить два дистиллята.

Для разделения сложных смесей применяют многоступенчатую дистилляцию (рис.132).

Молекулярной дистилляцией обрабатываются: витамины, жирные кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, гормоны и др. – с производительностью до 1000 кг/ч.

Рис. 132. Принцип многоступенчатой молекулярной дистилляции.

Снизу — обогреваемые поверхности; сверху - охлаждаемые.

Исходная смесь подается на одну из промежуточных ступеней каскада.