Дистилляционные установки

Процессы, происходящие в дистилляционных и ректификационных установках, наиболее ясно можно представить себе и понять при рассмотрении их на t-x-диаграммах.

Дистилляция может производиться в установках непрерывного и периодического действия.

На рис.2-21 представлена схема двухступенчатой дистилляционной установки непрерывного действия

.

Рис.2-21. Схема двухступенчатой дистилляционной установки с дефлегмацией и

сепарацией паров во второй ступени и ее процесс на t-x – диаграмме.

Бинарная взаимно растворимая смесь поступает в подогреватель 1 с параметрами, соответствующими точке А, и подогревается до состояния кипения, соответствующего точке В. В дистилляционном аппарате 2 получаются пары смеси, соответствующие точке С (см. t-x-диаграмму). Далее пары с концентрацией х₂ поступают в конденсатор 3. Конденсация паров бинарной смеси протекает при х₂ = const, но с понижением температуры ее от t₁ до t₂. Далее перегнанный дистиллят поступает во вторую ступень – дистилляционный аппарат 4, где получаются еще более концентрированные пары (х₃ > х₂); из аппарата второй ступени 4 пары поступают в дефлегматор 5. В дефлегматоре происходит частичная конденсация паров (линия EF) и получается влажный пар, соответствующий точке F. Он является смесью сухого пара с концентрацией, соответствующей точке З, и жидкости с концентрацией, соответствующей точке Ж. Доля пара в смеси соответствует отрезку FЖ, а доля жидкости – отрезку FЗ. Затем влажный пар поступает в сепаратор 6, в котором от него отделяется жидкость. Жидкость с концентрацией х₄ < х₃ поступает в дистилляционный бак 8, а пары с концентрацией х₅ > х₃ направляются в конденсатор 7, где превращаются в дистиллят, и из него поступает в бак готового продукта 9. Необходимо отметить, что при дефлегмации и последующей сепарации смеси паров достигается более высокая концентрация, но получается меньшее количество продукта, чем при простой конденсации.

Если дистилляция происходит в установке периодического действия, то содержание летучего компонента в дистилляционном кубе 2 (рис.4-4) постепенно уменьшается, причем, как в кипящей жидкой смеси, так и в получаемых из нее парах, дальнейшая перегонка идет при переменной, все увеличивающейся температуре. Содержание легкокипящего компонента в жидкости в начале кипения и в последующие моменты времени определяется на кривой кипения точками В, В¢, В² и т.д.; соответственное содержание этого компонента в парах определяется точками С, С¢, С² и т.д. на линии конденсации. Все время уменьшаясь, в некоторый момент содержание летучего компонента в парах становится равным его первоначальному содержанию в кипящей жидкости, а затем еще меньше (точка С²¢); тогда дальнейшая перегонка смеси становится экономически нецелесообразной.

Перегонка путем многократной дистилляции применяется преимущественно в лабораторных перегонных аппаратах. Если полученные пары (точка С на рис.2-21) сконденсировать, то получится жидкая смесь с содержанием легкокипящего компонента х₂ (точка D). После вторичной перегонки полученной жидкой смеси равновесное содержание легкокипящего компонента в парах соответствует точке Е. Каждая последующая перегонка увеличивает содержание легкокипящего компонента в конденсате паров, и если жидкая смесь не имеет азеотропической точки, то методом последовательной дистилляции можно получить летучий компонент в почти чистом виде. Метод последовательной дистилляции промышленного значения не имеет вследствие сложности установки, состоящей из большого количества аппаратов.

Рис.2-22. Дистилляционная установка.

1 – перегонный куб; 2 – конденсатор; 3 – бак для дистиллята; 4 – термометр;

5 – кран для спуска кубового остатка; 6 – топка.

Простую – однократную – дистилляцию в промышленных условиях применяют в тех случаях, когда не требуется полное разделение смеси на компоненты или когда точки кипения отдельных компонентов настолько далеки друг от друга, что содержание легколетучего компонента в парах очень велико по сравнению с содержанием его в жидкости. Кроме того, простая дистилляция применяется для отделения от жидкой смеси нелетучих примесей, а также для предварительного глубокого разделения сложных жидких смесей, например нефти или каменноугольной смолы.

На рис.2-22 показана промышленная установка небольшой производительности для простой дистилляции. Она предназначена для перегонки смесей с высокой температурой кипения, вследствие чего перегонный куб 1 обогревается топочными газами. При низких температурах кипения куб снабжается паровым змеевиком.

В установках периодического действия по мере дистилляции и удаления летучего компонента температура перегоняемой смеси и ее паров повышается. Дистилляцию обычно ведут до определенной заданной температуры перегоняемой жидкости. Остаток смеси выпускают через кран 5 и вновь заполняют куб первоначальной смесью. В тепловом отношении такие установки неэкономичны.

Дата добавления: 2014-01-04