39.Постепенная перегонка.Схема процесса.Принцып рабрты.

Процесс частичного испарения жидкости и образования пара, при конденсации которого образуется жидкость нового состава - дистиллят, называется дистилляцией (перегонкой). Дистиллят содержит больше легколетучего компонента, чем исходная жидкость. Неиспарившаяся часть жидкости носит название кубового остатка. Дистилляция основана на различиях температур кипения, парциальных давлений и летучестей отдельных веществ, входящих в состав смеси. Ее применяют для разделения смесей, представляющих собой легколетучее вещество с некоторым содержанием весьма труднолетучих веществ. Обычно простую перегонку используют для предварительного разделения, очистки веществ от примесей, смол, загрязнений. При этом сконденсированные пары называют дистиллятом, а оставшуюся неиспаренной жидкость - остатком. Обычно процесс простой перегонки проводят периодически, хотя в принципе этот процесс можно организовать и непрерывным. При периодической перегонке жидкость постепенно испаряется и образующиеся при этом пары непрерывно удаляются из системы и конденсируются с получением дистиллята (иногда этот способ называют простой дистилляцией). При этом содержание низкокипящего в кубовой (исходной) жидкости уменьшается, что приводит к занижению содержания низкокипящего в дистилляте - в начале процесса содержание низкокипящего максимально, а в конце -минимально. Простую перегонку можно проводить при атмосферном давлении или под вакуумом (для снижения температуры перегонки). Для получения нужных фракций (или разного состава дистиллята)

применяют фракционную или дробную перегонку (рис. 9, а). Исходную смесь загружают в куб 1, имеющий змеевик для нагревания и кипячения этой смеси. Образующиеся пары конденсируются в теплообменнике-конденсаторе 2, дистиллят в нем же охлаждается до заданной температуры и поступает в один из сборников 3. После окончания процесса перегонки остаток сливают из куба 1 и вновь загружают в него исходную смесь. При простой перегонке образующийся пар отводится из аппарата и в каждый данный момент времени находится в равновесии с оставшейся жидкостью (что принимается при анализе этого процесса). Для составления материального баланса простой перегонки полагаем, что количество жидкости в некоторый момент равно L, а ее состав x (по ЛЛК) и y_р (в паре над жидкостью). Тогда состав пара над жидкостью можно выразить как функцию состава жидкости, т.е. y_р = f(x). За бесконечно малый промежуток времени количество жидкости и состав ее изменяются и составляют соответственно L - dL и x - dx. Количество образующегося за этот промежуток времени пара равно уменьшению количества жидкости dL, а его состав y_р является равновесным с x.

36.Расчет равновесных составов паровой и жидкой фаз для бинарной смеси Составы x’ и y’ равновесных жидкой и паровой фаз для бинарной смеси могут быть представлены графически при данном давлении системы (рисунок 6.1). Закон Рауля-Дальтона может быть представлен в следующем виде:Для низкокипящего компонента: Для высококипящего компонента: Разделим уравнение на уравнение, обозначим P₁ / P₂ = a - относительная упругость Уравнение равновесия фаз представляет собой гиперболу, проходящую через начало координат (рис. 4.2) диаграммы x’ - y’ (точка 0 и точку А с координатами x’ = y’ = 1). Коэффициент относительной летучести возрастает с понижением давления.

Рис 6.1 Кривая равновесия

41.Мтериальный баланс ректификационной колонны расчет дистилята и кубового остатка (D, W) На основе материального баланса процесса производится расчет и подбор оборудования. При установившемся режиме массы потоков остаются неизменными и уравнение материального баланса ректификационной колонны выглядит так

F=D+W, где- F- сырье, D –дистиллят, W –остаток Для бинарной смеси по НКК

Fx_f=Dy_d+Wx_w ,Где x_f - доля НКК в сырье, y_d -доля НКК в дистилляте, x_w - доля НКК в остатке, Преобразуем W=F-D Fx_f= Dy_d- (F-D)x_w F(x_f- x_w)=D( y_d- x_w)

Потоки колонны и соответствующие концентрации взаимосвязаны и не могут устанавливаться произвольно.

Работа колонны связана с обменом энергии между фазами, В колонне тепло подводится с сырьем и нагревателем и уходит с дистиллятом, остатком и холодильником.

42.Тепловой баланс ректифик. Колонны.Расчёт кол-ва подводимой телоты Тепловой баланс ректификационной колонны:

Q_f+Q_н=Q_d+Q_w+Q_х ,

где Q_f –количества тепла вносимого с сырьем, Q_н -количество тепла, вносимого нагревателем, Q_d -количество тепла, уходящего с дистиллятом, Q_w – количество тепла, уносимого с остатком, Q_х -количество тепла, снимаемого холодильником-конденсатором. При заданных составах и отборах дистиллята и остатка величины Q_d и Q_w –постоянная величина. Преобразуем предыдущее уравнение:

Q_f+( Q_н- Q_х)= Q_d+Q_w=const

При неизменной температуре и составе сырья Q_f=const, тогда величина ( Q_н- Q_х) =const Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы: 1)Разность между Q_d и Q_w –постоянная величина 2)При увеличении количества тепла, вносимого с сырьем, необходимо уменьшать нагрев. Тепловые потоки должны быть увязаны с материальными потоками и качеством получаемых продуктов.