Материальный баланс простой перегонки.

В данный момент количество жидкости L, а ее состав х (по НК) и у* в паре над жидкостью. Количество НК в жидкости Lx. За время dt испарится dl смеси, концентрация НК уменьшится на dx.

Lx=(L-dL)(x-dx)+y*dl (5.111)

Раскрывая скобки и пренебрегая членом dLdx, как величину второго порядка, после разделения переменных получим:

(5.112)

Вид функции y*=f(x) определяется формой кривой равновесия и не может быть установлен аналитически.9

Здесь F - количество исходной смеси.

W - количество остатка.

XF - концентрация НК в исходной смеси.

XW - концентрация НК в остатке.

Обычно уравнение (5.112) решается графически.

Знаем По уравнению 5.112, находим . Количество дистиллята . Составим материальный баланс по НК:

(5.113)

Здесь - -средний состав получаемого дистиллята.

Находим :

(5.114)

Итак, находим количество и средний состав дистиллята.

5.3.4.Ректификация

Ректификация - процесс разделения жидких смесей, который сводится к одновременно протекающей и многократно повторяемых процессов частичного испарения и конденсации разделяемый смеси на поверхности контакта фаз.

Рассмотрим непрерывную бинарную ректификацию.

Рис. 5.35 Фазовая диаграмма T – x,y.

Исходная смесь состава x₁ нагрета до Т₁ кипения. При этом получим пар, находящийся в равновесии с жидкостью. При конденсации этого пара образуется жидкость (конденсат) состава х₂ =y₁*, которая обогащена НК. Нагрев эту жидкость до Т₂, и сконденсировав образующие пары, получим конденсат состава х₃=y₂*. Как видно x₃>x₂>x

Т.о. можно получить жидкость, практически из НК. Описанный процесс можно осуществлять в многоступенчатой установке, каждая ступень которой является аппаратом простой перегонки.

Ректификацией в виде остатка можно получить, чистый ВК.

Процесс ректификации осуществляют путем многократного контакта между неравновесными жидкой и газовой фазами, движущихся относительно друг друга.

Процесс ректификации осуществляется периодически и непрерывно при р = р_атм, р_вак и р_изб.

Для непрерывного процесса ректификации необходимо, чтобы исходная смесь соприкасалась со встречным потоком пара с несколько большей концентрацией ВК, чем в жидкой смеси.

Рис.5.36 Схема ректификационной установки непрерывного действия.

Место ввода исходной смеси, нагретой до температуры кипения в подогревателе, называют тарелкой питания. Положение питающей тарелки специально рассчитывают. Тарелка питания делит колонну на две части:

верхнюю - укрепляющую, нижнюю - исчерпывающую.

В укрепляющей части происходит обогащение поднимающихся паров НК, а в исчерпывающей - удаление НК. Поток пара, поднимающегося по колонне, поддерживается испарением части кубовой жидкости в кипятильнике, а поток жидкости, идущей по колонне сверху вниз - возвратом части флегмы, образующейся при конденсации выходящих из колонны паров в дефлегматоре. Отношение киломолей флегмы Ф, приходящейся на 1 кмоль отбираемого дистиллята р, называют флегмовым числом:

R=Ф/Р (5.115)

Жидкость, выходящая из низа колонны также делится на 2 части. Одна часть идет в кипятильник, другая в сборник.