Тепловой баланс дефлегматора
При полной конденсации (полный конденсатор):
=(
)
=W
;
Расход
охлаждающей воды:
W=
При частичной конденсации (парц. конд.):
W
W=
Ректификация многокомпонентных смесей
Задача разделения многокомпонентных смесей встречается гораздо чаще, чем разделение бинарных смесей.
Периодическое разделение проводится путём последовательного (во времени) отбора отдельных фракций. При этом получается и большое количество промежуточных фракций.
Для непрерывных ректификаций многокомпонентных смесей применяют установки, состоящие из нескольких последовательно соединенных простых колонн. Количество простых колонн должно быть на единицу меньше числа компонентов в исходной смеси.
Преимущество: возможность создания благоприятных условий (температуры и флегмового числа) для разделения каждого компонента в каждой колонне.
Недостатки: громоздкость установки и необходимость большого количества насосов для перекачивания жидкости из колонны в колонну, а также флегмы в верх колонны.
На НПЗ широкое распространение получили сложные колонны. Они занимают меньше места и требуется только один насос для подачи орошения на верхнюю тарелку.
Схема сложной колонны
для разделения четырехкомпонентной смеси:
I – III – контуры, выделяющие отдельные части сложной колонны
В сущности это простая колонна с наращенными на неё концентрационными частями последующих колонн. Отгонные части колонн выполненные в виде самостоятельных аппаратов, называемых отпарными или стриппинг-секциями.
Процесс протекает следующим образом: флегма, полученная конденсацией паров вверху колонны(III), последовательно перетекает по тарелкам концентрационной части колонны(III). Достигнув последней тарелки этой колонны часть флегмы стекает дальше в колонну(II), а часть отбирается в оппарную секцию.
Пары из этой секции возвращаются в колонну(III), а компонент отводится в виде остатка. Аналогичная картина наблюдается в колонне(II).
Недостатки:
Значительное возрастание общей высоты колонны.
Ухудшение четкости разделения компонентов (вследствие сложности регулирования флегмового числа в каждой части колонны). Это не так важно для нефтепродуктов, т.к. они отбираются в виде довольно широко выкипающих фракции.
Экстрактивная и азеотропная ректификации
Эти виды ректификации используются для разделения компонентов с близкими летучестями (температурами кипения), а также для разделения азеотропных смесей. В обоих случаях к исходной смеси добавляется «разделяющий агент».
Сущность метода экстрактивной ректификации заключается в том, что к исходной смеси прибавляется «разделяющий агент» с высокой температурой кипения, в котором один из разделяемых компонентов растворим хорошо, а другой – либо нерастворим, либо труднорастворим.
Присутствие экстрагирующего компонента приводит к уменьшению сил притяжения частиц нерастворимого компонента в растворе по отношению к остальным частицам и, в результате, к увеличению его относительной летучести в системе. Резкое изменение летучести значительно облегчает разделение исходных компонентов, а растворитель удаляется с кубовым остатком.
На рисунке показано влияние добавки разделяющего компонента на изменение относительной летучести компонентов бинарной смеси:
