3.6. Ректификация многокомпонентных смесей.
Если в составе многокомпонентной смеси k компонентов, то количество аппаратов для их разделения N=k-1. (с последнего аппарата снимается дистиллят и кубовый остаток). При этом каждая колонна простая (рис.3.23).
Рис.3.23. Схема установок для ректификации 3-х компонентных смесей.
Если не требуется четкого разделения исходной смеси на составляющие компоненты, а достаточно получать фракции определенного состава, то процесс можно осуществлять в одной колонне, отбирая по ее высоте нужные фракции компонентов. Такая колонна называется сложной.
Организация материальных и тепловых потоков в сложных колоннах для многокомпонентной ректификации не отличается от организации потоков для бинарных смесей. Однако летучесть компонентов составляющих смесь разная. Поэтому расчет аппаратов для разделения инокомпонентных смесей сложнее, чем для бинарных смесей.
Материальный баланс колонны по потоку:
(3.28)
по i-му компоненту:
(3.29)
Заменим
из (3.28) получим:
(3.30)
Здесь ε- относительный отбор дистиллята аналогично для смеси нескольких компонентов:
(3.31)
Относительный отбор кубового остатка.
(3.32)
При этом соблюдается условие:
(3.33)
Для укрепляющей части колонны уравнение рабочей линии:
(3.34).
Для исчерпывающей части колонны
(3.35).
Уравнение теплового баланса имеет вид (3.26).
Основа расчета:
система уравнений материального баланса;
теплового баланса;
уравнение равновесия.
3.7. Экстрактивная и азеотропная ректификация.
Разделение
компонентов с близкими температурами
кипения, относительные летучести α
которых близки к 1, сопряжено со
значительными трудностями. Как известно,
что
предельный случай. Если α невелика, то
такую смесь можно разделить под вакуумом,
чем меньше Р, тем больше
.
Экономически целесообразно использование
разделяющего
компонента
избирательного действия.
Разделяющий компонент (РК) обладает избирательным свойством – повышает давление пара НК, в большей степени, чем давление пара ВК(рис.3.23).
Резкое
увеличение
облегчает разделение смеси, но влечет
за собой последующий процесс разделения
смеси, которые удаляются с остатком.
Описанный метод называется экстрактивной
ректификацией.
При экстрактивной ректификации РК должен обладать значительно меньшей летучестью, чем компоненты исходной смеси. При экстрактивной ректификации получаем чистый дистиллят.
При азеотропной ректификации РК образует азеотропную смесь с одним или несколькими компонентами исходной смеси, в виде которой он отгоняется из ректификационной колонны в качестве дистиллята. Такие РК должны быть летучими веществами. При этом ВК. (почти чистый) получают в виде кубового остатка.