Контрольні запитання

1. Що називають екстракцією?

2. Коли застосовують процес екстракцію?

3. З яких етапів складається процес?

4. Наведіть схему процесу екстракції.

5. Що утворюється в результаті екстракції?

6. Як виглядає матеріальний баланс екстракції?

7. Як розраховують питомий розхід екстракції?

8. Чому для екстракторів не розраховують тепловий баланс?

9. Як поділяють екстрактори за характером зміни складу рідких фаз?

10. За якими признаками класифікують екстрактори?

3. 5 Ректифікація (лекція)

Мета: ознайомитися з загальними відомостями та основними властивостями сумішей рідин та їх парів, вивчити матеріальний та тепловий балансу рефракції.

План

1. Загальні відомості про процес.

2. Основні властивості сумішей рідин та їх парів.

3. Матеріальний баланс процесу ректифікації.

4. Схема ректифікаційної колони.

5. Тепловий баланс ректифікації.

Загальні відомості

Для розділення суміші рідин звичайно застосовують перегонку. Розділення шляхом перегонки засновано на різній температурі кипіння окремих речовин, які входять до складу суміші. Так, якщо суміш складається з двох компонентів, то при випаровуванні компонент з більш низькою температурою кипіння (низько киплячий компонент, скорочено НК) переходить в пару; компонент з більш високою температурою кипіння (високо киплячий компонент, скорочено ВК) залишається в рідкому стані. Отримані пари конденсуються, утворюючи так званий дистилят; невипарена рідина називається залишком. Таким чином, в результаті перегонки НК переходить в дистилят, а ВК – в залишок.

Описаний процес, який називають простою перегонкою, не дає, можливості провести повне розділення компонентів суміші та отримати їх в чистому вигляді. Обидва компонентами являються леткими і тому обидва переходять в пару, хоча і в різній ступені. Тому пари, що утворилися при перегонці, не представляють собою чистою НК. Оскільки він внаслідок більшої леткості випаровується в більшій ступені, ніж ВК, то пари збагачені НК у порівнянні зі змістом його у вихідній суміші. Таким чином, в дистиляті вміст НК вище, ніж у вихідній суміші, а у залишку, навпаки, вміст НК нижче, ніж у вихідній суміші. В цьому явищі і полягає основна відміна перегонки від випарювання. При випарюванні один компонент (розчинена речовина) нелеткий, і в пару переходить лише леткий компонент (розчинник). Для досягнення найбільш повного розділення компонентів застосовують більш складний вид перегонки – ректифікацію. Ректифікація полягає в протиточній взаємодії парів, які утворюються при перегонці, з рідиною, яка отримується при конденсації парів.

Представимо апарат, в якому знизу догори рухаються пари, а зверху (назустріч парам) подається рідина, що представляє собою майже чистий НК. При доторканні парів, що підіймаються, з рідиною, що стікає, відбувається часткова конденсація парів і часткове випаровування рідини. При цьому з парів конденсується переважно ВК, а з рідини випаровується переважно НК. Таким чином, рідина, що стікає, збагачується ВК, а пари, що підіймаються, збагачуються НК, в результаті чого пари, що виходять з апарату, представляють собою майже чистий НК. Ці пари поступають в конденсатор (дефлегматор), де і конденсуються. Частина конденсату, що повертається на зрошення апарату, називається флегмою, інша частина – відводиться в якості дистиляту. Процес перегонки отримав значний розвиток в середні віки, коли навчилися отримувати етиловий спирт з продуктів бродіння крохмалю та цукровмісних матеріалів. В нинішній час перегонка та ректифікація широка розповсюджені в хімічній технології і застосовується для отримання різноманітних продуктів в чистому вигляді.

В залежності від взаємної розчинності компонентів розрізняють наступні типи подвійних сумішей:

1. Суміші взаєморозчинених рідин, тобто таких рідин, які розчинні одна в одній в будь-яких співвідношеннях;

2. Суміші рідин, нерозчинених одна в одній;

3. Суміші частково розчинених рідин.