Простая перегонка. Материальный баланс простой перегонки
1 – перегонный куб; 2 – конденсатор-холодильник; 3,4,5 – сборники фракций.
Простая перегонка заключается в постепенном испарении жидкости и конденсации образующихся паров. Рассмотрим периодически действующую перегонку. В куб залита жидкая смесь. Составим уравнение материального баланса.
Пусть в момент времени τ в кубе L кг смеси, х – концентрация НК в смеси, L х – количество НК в смеси. За время d τ испарится dL кг смеси и концентрация уменьшится на dx. При этом образуется dL кг пара, равновесного с жидкостью и имеющего концентрацию у*; dLy * - количество НК в паре. В кубе останется остаток ( L – dL) кг с концентрацией (х – dx ). Тогда уравнение материального баланса по НК:
Lx = ( L - dL )( x - dx )+ dLy *; раскроем скобки L х = L х - dL х- L dx + dL dx + dLy*, после сокращения получим dL ( y *-х) = L dx , разделим переменные 
. Это дифференциальное уравнение проинтегрируем от L = F (количество исходной смеси) до L = W (количество остатка) и по х от х F до х W (х F – концентрация НК в исходной смеси; х W - концентрация в остатке )
F xF xF
Тогда: ∫ dL / L = ∫ dx /( y * - х); ln ( F / W ) = ∫ dx /( y * - х) – W х W х W
-уравнение простой перегонки.
|
|
|
Вид функции у* = f ( x ) определяется формой кривой равновесия и не может быть установлен аналитически. Поэтому правую часть интегрируют графически (см. пред. лекц.). Из уравнения можно получить W, зная F и х F , х W. Средний состав дистиллята хр можно определить из уравнения материального баланса по НК:
F х F = W х W + ( F – W )( хр)ср . , где хр = ( F х F – W х W )/( F – W ).
Простая перегонка применяется для смесей, компоненты которых сильно различаются по летучести, простая перегонка – это довольно грубое предварительное разделение смесей.
Ректификация
С помощью ректификации можно получить достаточно высокую степень разделения жидких смесей. Сущность процессов, из которых состоит ректификация, можно проследить с помощью t – x – y диаграммы.
Схема непрерывно действующей ректификационной установки
1 – ректификационная колонна;
2 – кипятильник;
3 – дефлегматор;
4 – делитель флегмы;
5 – контактные устройства (тарелки или насадка).
Снизу вверх по колонне движутся пары, поступающие из кипятильника 2, представляющие собой практически чистый высококипящий компонент (ВК). Поднимаясь по колонне и взаимодействуя с жидкостью на тарелках пары всё более обогащаются низкокипящим компонентом (НК) и выходят из колонны в виде практически чистого НК. В дефлегматоре 3 эти пары конденсируются; в делителе флегмы 4 разделяются на 2 потока – дистиллят и флегму. Флегма подаётся на верхнюю тарелку; дистиллят удаляется. Флегма (почти чистый НК), стекая вниз по колонне, взаимодействует с восходящим потоком пара и всё более обогащается ВК. Таким образом, жидкость внизу колонны – это практически чистый ВК, поступает в кипятильник 2, делится на две части – одна в кипятильник 2, другая - в остаток. На некотором расстоянии от верха колонны вводится исходная смесь, которая подаётся на питающую тарелку при t кип на тарелке. Питающая тарелка делит колонну на части: верхнюю – которая называется укрепляющей, и нижнюю – называется исчерпывающей.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 501; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!