Понятие перегонки. Схемы установок

Перегонкой называется процесс разделения гомогенных смесей компонентов, отличающихся температурами кипения, за счет переноса компонента из жидкой фазы в паровую (или наоборот) при отсутствии противотока этих фаз.

Под простой перегонкой (или дистилляцией) понимают процесс однократного частичного испарения исходной жидкой смеси и конденсации образующихся при этом паров. Сконденсированные пары называют дистиллятом (Д), а оставшуюся часть неиспаренной жидкости – остатком (W).

Перегонку применяют для предварительного разделения смесей компонентов, очистки веществ от примесей, смол, загрязнений.

Процесс перегонки можно проводить периодически либо непрерывно. Принципиальная схема периодической перегонки приведена на рисунке 6.10а.

Исходная смесь загружается в куб 1, снабженный змеевиком, в который подается чаще всего насыщенный водяной пар. Образующиеся пары конденсируются в конденсаторе- холодильнике 2; дистиллят отводится в сборник. Содержание низкокипящего компонента в кубовой жидкости уменьшается, а это приводит к снижению содержания НКК в дистилляте, т.к. в начале процесса концентрация НКК максимальная, в конце – минимальная. После окончания процесса перегонки жидкий остаток сливают из куба 1 и вновь загружают в него исходную смесь.

С целью получения фракций (или дистиллята разного состава) используют фракционную (или дробную) перегонку.

Процесс перегонки удобно анализировать по изобарной диаграмме (рисунок 6.11).

1 – кубы-кипятильники; 2 – конденсаторы-холодильники; 3 – сборники; 4 - дефлегматор

Рисунок 6.10 – Схема установок для простой перегонки (а) и перегонки с дефлегмацией (б)

Рисунок 6.11 – Анализ перегонки по изобарной диаграмме

Предположим, что на перегонку поступает бинарная жидкая смесь при температуре t_F с концентрацией НКК x_F. Фигуративная точка, изображающая исходную смесь, обозначена т. F₀. При нагревании исходной смеси фигуративная точка F₀ на диаграмме t- x,y перемещается вверх, так как состав остается неизменным. Когда т.F₀ достигает линии кипения (т. F_н), жидкость состава х_F закипает (t_н – температура начала кипения). При этом образуется паровая фаза Gс максимальной концентрацией НКК (у_н). При дальнейшем повышении температуры (до значения t) образуется равновесная парожидкостная система: паровая фаза (т.G) с концентрацией НКК y и жидкая (т. g) с концентрацией НКК x. Состав этих равновесных фаз отличается от состава исходной смеси (х_F): в парах содержится больше НКК (y>х_F); в жидкости – больше ВКК (х<х_F). При дальнейшем повышении температуры (до значения t_к) т.F перемещается на линию конденсации (т.F_к). Температура t_к есть температура конца кипения жидкости состава х_F. При этом выкипают последние капли жидкости (g_к), максимально обогащение ВКК (х_к). При дальнейшем нагреве (т.F_n) смесь представляет перегретый пар, состав которого равен составу исходной жидкости (y_n=x_F).

Таким образом, для разделения жидкой смеси состава x_F процесс перегонки необходимо проводить при t_н<t<t_k. При этом y_н – максимально возможная концентрация НКК в паровой фазе, а x_k – минимально возможная концентрация НКК в жидкой фазе.

Степень разделения компонентов в условиях перегонки может быть повышена применением дефлегмации.

На установке с дефлегмацией (рисунок 6.10 б) пары из куба 1 поступают в дефлегматор 4, где они частично конденсируется, причем преимущественно ВКК, а пар обогащается НКК (т.е. летучим). Полученный в дефлегматоре конденсат (или флегма) стекает в куб 1 и подвергается повторному испарению.

Дата добавления: 2014-01-15