Устройство ректификационных установок
В ректификации используются аппараты 2-х типов – насадочные и тарельчатые. При ректификации под вакуумом – пленочные и роторные колонны.
Насадочные барботажные аппараты по конструкции внутри аналогичны абсорбционным. Отличие ректификационных аппаратов от абсорбционных в том, что они снабжены теплообменными устройствами – кипятильником и дефлегматором. Кипятильник предназначен для перевода в пар части жидкости, стекающей из колонны. Пар подводится под насадку или нижнюю тарелку. Кипятильник – это теплообменник. Дефлегматор предназначен для конденсации паров. Это кожухотрубчатый теплообменник. В межтрубном пространстве – пар, в трубах – охлаждающая вода.
Барботажные (тарельчатые) аппараты – применяются в условиях большой производительности, широких диапазонах изменения нагрузки по пару и жидкости, обеспечивая четкое разделение. Недостаток – высокое гидравлическое сопротивление, которое для ректификации не имеет большого значения и вызывает лишь повышение температуры кипения жидкости в кипятильнике колонны.
Экстракция
Экстракция – процесс разделения жидких смесей при помощи жидкого растворителя, избирательно растворяющего только извлекаемые компоненты. (В химических производствах экстракция в системе твердое тело – жидкость распространена мало, в основном в системе ж. - ж.) Процесс экстракции состоит из следующих стадий:
|
|
|
1. Смешение исходной смеси с экстрагентом. Исходная смесь состоит из целевого компонента В и растворителя А. Экстрагент - С. Растворимость В в С должна быть существенно больше, чем В в А, а взаимная растворимость А и С должна быть ничтожной.
2. Разделение экстракта и рафината. Плотности образующихся экстракта и рафината должны сильно различаться. Экстракт содержит смесь целевого компонента В и экстрагента С. Рафинат – смесь, обеднённая компонентом В.
Далее производится регенерация экстрагента из экстракта и рафината и экстрагент вновь возвращается на экстрагирование (повторный процесс).
Рассмотрим тройную систему А, В, С. Составы тройных смесей в состоянии равновесия изображаются на 3-х угольной диаграмме Гиббса.
Равновесие в тройных системах. 3-х угольная диаграмма Гиббса
Общий состав 3-х компонентной смеси на диаграмме Гиббса изобразится точкой М с координатами ХА, ХВ, ХС, вершины треугольника соответствуют чистым компонентам.
Рассмотрим равновесные соотношения в системе ж. – ж.
Пусть система состоит из 3-х компонентов А, В, С при t = const. Причём В растворим в А и С во всех соотношениях, а А и С ограниченно растворимы друг в друге. Область взаимной растворимости
|
|
|
компонентов ограничивается так называемой бинодальной кривой ДКР (строится по экспериментальным справочным данным).
Эта кривая выражает равновесное распределение компонента В в А и С. Точки под кривой находятся в области расслоения жидкостей А и С; над – в области полной растворимости. Для 3-х компонентной смеси (точка М) можно определить составы расслаивающихся жидкостей, соответствующих равновесному насыщению. Они лежат на пересечении хорды равновесия RE с бинодальной кривой. RE – хорда равновесия, одна из бесконечно возможных. Для построения хорды используют опытные данные из справочной литературы. Все смеси вдоль RE образуют два жидких слоя. Используя правило рычага, можно определить количества смесей. Правило рычага: состав смеси (точка М), получаемый при смешении 2-х других смесей (R и E), лежит на прямой, соединяющей составы этих смесей, в точке, делящей эту прямую на отрезки, обратно пропорциональные количествам смесей. То есть, если известны количество и состав исходной смеси (точка М) по известным составам экстракта Е и рафината R можно определить количества экстракта и рафината. Обозначим GE - количество экстракта, GR – количество рафината. GM – количество исходной смеси.
|
|
|
|
.Коэффициент распределения: - К – коэффициентом распределения одного из компонентов системы (например, В) называется отношение К = концентрация В в фазе Е / концентрация В в фазе R; (концентрации мольные или весовые); К может быть >, <, = 1.
К не имеет постоянного значения, поскольку зависит от состава фаз.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 219; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!