Оглавление:
Ректификация бинарных смесей
- В этой главе мы рассмотрим процесс разделения двухкомпонентных смесей методом ректификации. Знание основных принципов процесса ректификации двухкомпонентных смесей важно не только для их промышленного применения. Эти положения помогают понять процесс многокомпонентной дистилляции, в котором используются практически те же основные принципы, но они осложнены множеством зависимостей, описывающих поведение всех компонентов. Регулярная перегонка двухкомпонентных смесей этанола и воды осуществлялась на пивоваренных заводах и винокурнях на протяжении веков. Но впервые в этом столетии ректификация развивалась как непрерывный процесс.
Наибольший вклад в это направление внесли инженеры нефтяной промышленности, где работают многие башни непрерывной перегонки. Когда однородная смесь жидкостей кипит, остаточные пары становятся более летучими, а остальные жидкости имеют более высокие температуры кипения. Например, если жидкая начинка обрабатывается таким образом до тех пор, пока половина жидкости не испарится, то оставшаяся жидкость будет иметь другой состав, чем исходная смесь. Когда выходящий пар непрерывно удаляется и конденсируется, он также имеет иной состав, чем исходная смесь. Таким образом, достигается определенная степень разделения смеси.
Если рассматриваемое нами тело имеет источники тепла, то уравнение теплопроводности принимает вид уравнения Пуассона. Людмила Фирмаль
Не думайте, что уходящий пар или оставшаяся жидкость на самом деле будут состоять из чистых отдельных компонентов. Концентрация пара, которая выходит в любой момент, не превышает equilibrium. It можно предположить, что весь выбранный продукт состоит из ряда паровых частей, каждая из которых находилась в равновесии с жидкостью, находившейся в устройстве в это время. Например, жидкость с исходным составом 50% и 50% компонента а Компонент В может образовывать конденсат, содержащий компонент а 70% и компонент в 30%, в то время как остальная жидкость может содержать компонент а 20% и компонент в 80%.
Если азеотропная смесь не образуется в системе, то можно добиться большего разделения, чем в выбранном примере. Но при регулярной перегонке жидкость обогащается высококипящими компонентами, количество которых уменьшается в процессе перегонки. process. In в выбранном примере, если пар непрерывно удаляется и продолжает нагреваться до тех пор, пока жидкость почти полностью не испарится, концентрация оставшейся жидкости приближается к 100% компонента B. Конечно, дистилляционный пар будет иметь почти такой же состав, как и первая загруженная жидкость. Вы не получите действительно стоящие результаты.
В непрерывном процессе ректификации разделение смеси на почти чистые компоненты требует большего количества стадий, чем количество ступеней, например, для получения продукта с чистотой 90%.Трудность получения очень чистого продукта ректификацией отражена в термодинамических расчетах минимальной работы разделения, которые показывают резкое увеличение минимального объема требуемой работы, когда чистота продукта приближается к 100%. Самый простой процесс, называемый периодической дистилляцией, может быть выполнен на устройстве, называемом дистилляционным кубом с нагревательной рубашкой или змеевиком.
- Пена пара, образующаяся на поверхности нагрева, поднимается через жидкость, покидая верхнюю часть конденсаторного устройства, где превращается в жидкость и накапливается в воздухе. Collector. As мы видели в chaps. As показанный на фиг. 36 массоперенос к пузырьку пара, который поднимается через пузырь пара или слой жидкости, происходит очень быстро, поэтому состав пара при прохождении через свободную поверхность жидкости в кубе вряд ли будет существенно отличаться от равновесного.
Более сложным устройством является дистилляция column. It представляет собой цилиндрическое устройство с множеством внутренних устройств, предназначенных для обеспечения тесного контакта пара и жидкости при ее приближении в колонне. Жидкий рефлюкс обычно подается в верхнюю часть колонны, которая получается путем конденсации части пара, выходящего из верхней части колонны. Внутреннее расположение состоит из фиксированного слоя седла Verl, кольца Raschig.
Воздействуя на самые большие остатки, перемещаются от точки к точке, изменяя температуры и уменьшая остатки. Людмила Фирмаль
Приведены результаты расчета минимальной работы разделения смеси, состоящей из 50 мол.%.Бензол и 50 mol%.Pa продукты очищенности под толуолом, 25℃： 1) оба продукта составляют 95 моль%.Чистота-293 ккал / кмоль исходной смеси; 2) оба продукта составляют 99 моль%.Чистота-309 ккал / кмоль исходной смеси; 3) оба продукта составляют 100 мол.%.Чистота-410 ккал / кмоль исходной смеси. Существуют и другие типы насадок, но чаще всего это серия пластин или ступеней. Пластины могут быть просверлены с отверстиями или прямоугольными пазами. Или вы можете использовать колпачки и клапаны, которые являются более совершенными конструкциями. Колпачковая пластина показана на рисунке.
Большая часть подробной информации о процессе ректификации, описанной ниже, относится к колоннам с колпачковыми пластинами в качестве моделей для explanation. In в этом случае, как обычно, мы предполагаем, что газ и жидкость, выходящие из каждой идеальной стадии, находятся в равновесии. Ч. Понятие эффективности пластины или ступени описано в. 39. конечно, он может быть применен к процессу дистилляции и ректификации. Дистилляционный куб, который мы описываем, является устройством, которое на своем пределе обеспечивает 1 стадию равновесия.
Дистилляционная колонна обычно работает в стабильных условиях и состоит из нескольких ступеней, причем эффективность каждой ступени составляет менее 1 ступени равновесия. Обычно эти 2 устройства объединяют и ведут пар из дистилляционного Куба в дистилляционную колонну. После этого коррекция проводится в серии последовательных рабочих шагов. Состав любой секции ректификационной колонны периодического действия зависит от времени.
Смотрите также:
| Многоступенчатая противоточная экстракция | Фазовое равновесие |
| Процесс противотока с флегмой | Работа ректификационной колонны |
