Физическая сущность процесса
Рассмотрим непрерывно действующую ректификацию бинарных систем.
В ректификационной колонне (рис.16.3) снизу движутся пары, а сверху навстречу парам подают жидкость, представляющую собой почти чистый низкокипящий компонент (флегма).
На каждой тарелке колонны пар и жидкость вступают в контакт (рис.16.4). При этом из пара конденсируется преимущественно высококипящий компонент, а из флегмы испаряется преимущественно низкокипящий компонент. В результате этого составы пара и жидкости изменяются, приближаясь к равновесным. Пар становится богаче низкокипящим компонентом, а жидкость насыщается высококипящим компонентом. Пар конденсируют в конденсаторе. Часть этого конденсата идет в виде флегмы на орошение колонны, а другую часть – дистиллят отбирают как готовый продукт. Жидкость, выходящую из нижней части колонны, называют кубовым остатком.
Рис.16.3. Схема процесса ректификации
Обычно ректификационный аппарат состоит из двух частей – верхней и нижней, каждая из которых представляет собой организованную поверхность контакта фаз между паром и жидкостью. Исходная смесь F подается в среднюю часть колонны и в результате процесса делится на две части: часть, обогащенную низкокипящим компонентом (НК), – дистиллятD, и часть, обедненную НК, – кубовый остаток W.
Рис.16.4. Схема взаимодействияжидкости и пара на тарелке
2.Аппаратура для ректификационной установки Описание схемы процесса непрерывной ректификации
Ректификацию обычно проводят в установках непрерывного действия. Для проведения ректификации колонны должны быть снабжены дополнительным оборудованием (рис.16.5).
Рис. 16.5. Схема непрерывного процесса ректификации
|
Потоки: |
Оборудование: |
|
В4 – В4– вода оборотная (подача); Т7 – Т7– насыщенный водяной пар; С1 – С1– исходная смесь; D2 – D2– пары дистиллята; D1 – D1– дистиллят; К1 – К1– кубовый остаток; В5 – В5– вода оборотная
|
КР – колонна ректификационная; Д – дефлегматор; К – кипятильник; П – подогреватель; Х – холодильник; Р – распределитель; Е1-3 – емкость; Н – насос; КО1-2 – конденсатоотводчик |
Тарелку, на которую подают смесь, называют питающей. Питающая тарелка делит колонну на две части: верхнюю – укрепляющую (происходит обогащение поднимающихся паров низкокипящим компонентом) и нижнюю – исчерпывающую (удаление из пара низкокипящего компонента). Поток пара, поднимающегося по ректификационной колонне, поддерживается испарением части кубовой жидкости в кипятильнике, а поток жидкости, текущий по колонне сверху, – возвратом части флегмы, образующейся при конденсации выходящих паров в дефлегматоре. Дефлегматор находится выше колонны или внутри ее. Образующаяся в нем флегма стекает обратно на верхнюю тарелку колонны. Стекающая флегма непрерывно обогащается высококипящим компонентом, а поднимающиеся пары – низкокипящим компонентом. В результате выходящий из колонны пар состоит почти целиком из низкокипящего компонента. Часть конденсата этого пара в виде флегмы идет на орошение колонны, другую часть – дистиллят отбирают как готовый продукт.
Конструкция ректификационных колонн аналогична абсорбционным колоннам. Ректификационные колонны также бывают насадочные, тарельчатые и пленочные.