Файл: Девятых Г.Г. Глубокая очистка веществ учеб. пособие.pdf

Для определения концентрации хл примеси в отогнанной фракции можно принять, что в любой момент времени процесса перегонки образующийся пар непрерывно отво­ дится из системы в виде дистиллята. Принимая во вни­ мание это допущение, из формул (П-9) и (II-12) имеем

для определения содержания примеси в остающейся или отогнанной фракциях необходимо, разумеется, предвари­ тельно знать величину а.

Применительно к глубокой очистке веществ простая перегонка может быть использована и в качестве пред­ варительной стадии перед применением многоступенча­ тых процессов разделения. Для разделения смесей ве­ ществ с близкими температурами кипения простая пере­ гонка малоэффективна.

§ 4. Ректификация

Процесс ректификации осуществляется в специальных аппаратах, называемых ректификационными колоннами.

Схема колонны изображена на рис. 10. Пар, образующий­ ся при кипении жидкости в кубе колонны А, поднимается вверх по колонне в конденсатор С. Конденсат стекает вниз по колонне в куб А. Таким образом в ректифициру­ ющей части колонны В осуществляется противоток жид­ кости и пара; между Жидкостью и паром протекает про­ цесс массообмена, т. е. происходит межфазовое перерас­ пределение компонентов. На концах колонны происходит обращение фаз: пар превращается в жидкость в конден­ саторе, а жидкость — в пар в кубе колонны. Все это приводит к умножению элементарного акта разделения, наблюдаемого при обычном испарении жидкости. Чем теснее.контакт между жидкостью и паром в ректифици­ рующей части, тем выше скорость процесса межфазово- '0 марррдбмеиа и выше эффект разделения в колонне,

87

Таким образом, ректификационная колонна эквивалент­ на, по даваемому ей результату, аппарату, состоящему из нескольких ступеней, в каждой из которых происходит разделение обычной перегонкой; причем ступени соеди­ нены таким образом, что дистиллят из первой ступени служит кубовой жидкостью для второй ступени и т. д. Следовательно, ректификация является многоступенча­ тым процессом разделения. В результате процесса ректи­ фикации нижекипя.щий компонент концентрируется в

верху колонны и в виде дистиллята (конденсата) можетоттуда отби­ раться в качестве продукта. В этом случае в конденсаторе жидкость, образующаяся из поступающего па­ ра, делится на две части. Одна,

Вменьшая, часть отбирается как .про­ дукт, а другая, большая, часть воз­

смесей, может быть разделена путем непрерывного отбо­ ра части дистиллята на несколько фракций с различны­

38

От интересующего компонента нужным продуктом будет являться та или 'иная фракция.

В промышленных условиях ректификация осущест­ вляется обычно в виде непрерывного процесса (рис. 11). Разделяемую омесь — питание — подают в среднюю часть колонны. Нижекипящие компоненты смеси концентриру­

делится на две секции. Секция, в которой концентрирует­

действия, т. е. колонны с закрытым циклом работы. Тео­ рия же ректификации развивалась в основном примени­ тельно к колоннам с открытым циклом. Эта теория спра­ ведлива.и для колонн с закрытым циклом, обладающих «'бесконечно» 'большим кубом (при этом соблюдается условие постоянства состава разделяемой смеси) и до­ статочно хорошо описывает работу колонн с кубом ко­ нечных размеров.

В литературе описано большое количество конструк­ ций ректификационных колонн. В основном, помимо не­ прерывного или периодического характера работы, они отличаются друг от друга лишь контактным устройством

39

иразмерами. По характеру контакта между жидкостью

ипаром все ректификационные колонны можно разде­ лить на три типа:

1.Тарельчатые — контакт между жидкостью и паром происходит скачкообразно на специальных, горизонталь­ но установленных в различных сечениях колонны устрой­ ствах — «тарелках».

2. Насадочные — контакт между жидкостью и паром

костью поднимается со скоростью / вверх по колонне и отводится от нее,

3. В случае отборного режима часть-потока жидкости при обращении фаз внизу ректифицирующей части с оп­ ределенной и постоянной скоростью отводится в качестве продукта. .

С момента начала работы ректификационной колонны достигаемый в ней эффект разделения постепенно увели­ чивается до установления в колонне стационарного состо­ яния. Применительно к рассматриваемой схеме при ста­ ционарном состоянии в колонне не происходит изменения составов жидкой и паровой фаз. Следовательно, отноше­ ние концентраций примеси в жидкости (или паре) внизу

40