Принцип ректификации. Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия.

L в виде флегмы В колонне сырье (исходная смесь) разделяется на дистиллят D (сверху) и остаток W (снизу). Температура в кубе колонны близка к температуре кипения высококипящего компонента, а температура верха близка к температуре кипения низкокипящего, т.е. t_w>t_D Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия 1 – подогреватель; 2 – ректификационная колонна; 3 – дефлегматор; 4 – кипятильник

Принцип.Процесс ректификации заключается в многократном нагревании жидкости до все более высокой температуры с частичным ее испарением и отводом образовавшихся паров и многократном охлаждении с частичной конденсацией паров. При этом в жидкости увеличивается концентрация высококипящего компонента, а в парах – низкокипящего компонента. Концентрация низкокипящего компонента уменьшается в жидкости т.е. х₂<х₁<х<х_f.

Пары необходимо охлаждать, частично конденсировать и отводить образовавшуюся жидкость. При многократном повторении этой операции растет концентрация низкокипящего компонента в парах т.е. y₄>y₃>y>х_f.

Эти процессы происходят при взаимодействии пара и жидкости на контактных устройствах.

Материальный и тепловой балансы ректификационной установки.

Материальный баланс

Баланс для всей колонны ,

а по низкокипящему компоненту .

Допущения, используемые при расчете ректификации.

1. Мольный расход паров по высоте колонны не меняется;

2. Состав пара, выходящего из куба колонны, равен составу кубовой жидкости.

3. Состав пара, выходящего сверху колонны, равен составу флегмы.

Тепловой баланс

Уравнение теплового баланса имеет вид:

где - количество тепла, подводимое в куб колонны;

- количество тепла, уносимое дистиллятом;

- количество тепла, уносимое остатком;

- количество тепла, вносимое сырьём;

- количество тепла, отводимое в дефлегматоре;

- тепловые потери.

Уравнение рабочей линии верхней части колонны.

Определяющая величина процесса ректификации – флегмовое число.

Флегмовое число – отношение расхода флегмы к дистилляту

- уравнение рабочей линии верхней части колонны.

если х = x_D_,тоy = x_D(т.е. получаем точку D) y_D = x_D – точка D на диагонали, при x =0,

. Точка C с абсцисой х_f принадлежит рабочим линиям как верхней, так и нижней частей колонны. Точка А, где y_W = x_W характеризует состав остатка, т.е. точка A принадлежит рабочей линии нижней части колонны.

AC – рабочая линия нижней части колонны, (при , т.е. когда сырье подают в жидком состоянии).

Минимальное, рабочее и оптимальное флегмовые числа.

Если дистиллят и остаток не выводятся, сырье не подается, а циркуляция потоков продолжается, то колонна работает "на себя", а флегмовое число равно ¥.