20.Схема периодически действующей ректификационной установки. Изображение процесса в y-X диаграмме при постоянном составе дистиллята.
Периодически действующие ректификационные установки подразделяют на установки, работающие в условиях режима постоянной флегмы, и установки, работающие в условиях, обеспечивающих постоянный состав дистиллята.
Принципиальная схема ректификационной установки периодического действия:
1-куб;2-ректификационная колонна;3-дефлегматор;4-разделительный стакан;5-холодильник;6,7-сборники.
Исходная смесь загружается в куб 1, где нагревается до температуры кипения и испаряется. Пары проходят через ректификационную колонну 2, взаимодействуя в противотоке с жидкостью, возвращаемой из дефлегматора 3. В дефлегматоре богатые легколетучими компонентами пары конденсируются и конденсат поступает в делитель потока 4. Часть жидкости из делителя потока направляется на орошение ректификационной колонны, а другая часть- дистиллят- проходит через холодильник 5 и направляется в сборник 6 и 7.
В случае постоянного состава дистиллята количество флегмы по мере уменьшения содержания легко летучего компонента в кубе должно постепенно возрастать.
Чтобы предотвратить изменение состава дистиллята в ходе процесса ректификации, надо увеличивать флегмовое число. При этом точка пересечения рабочих линий с диагональю остается неподвижной, а рабочая линия поворачивается около этой точки в соответствии с изменением величины R. При R≠const. По мере отгонки легко летучего компонента концентрация жидкости в кубе будет уменьшаться от xf до xw, проходя промежуточные х1, х2… Число единиц переноса для всех положений рабочей линии одинаково. Флегмовое число непрерывно изменяется от минимального в начале процесса и до максимального в конце. Сборники 6 и 7 необходимы для отбора разных фракций с разной концентрацией. Более удобен процесс с Хр=const. Но с R=const – процесс более простой.
Выход очень маленький, R очень большое, процесс прекращается.
21.Тепловой баланс процесса ректификации.
Ректификация – разделение жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате противоточного взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси.
Составим уравнение теплового баланса ректификационной колонны согласно схеме, представленной ниже.
Q1 – кол-во тепла, поступающее с исходным продуктом. Q2 – кол-во тепла, поступающее в кипятильник (пар или электронагрев).
Q3 – кол-во тепла, поступающее с флегмой.
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7
Q4 – кол-во тепла, отводимое с кубовой жидкостью. Q5 – кол-во тепла, отводимое с паром. Q6 – кол-во тепла, отводимое из кипятильника. Q7 – тепловые потери.
Q2-Q6=Q=D(H2-H6) – количество теплоты, которое тратися на выпаривание жидкости.
Расход тепла на проведение процесса ректификации:
Q1=Gp(R+1)rP+GpCptP+GwCwtw-GfCftf+Q7
Gp – расход дистиллята, Gw – расход кубового остатка, Gf – расход исходной смеси.
R=GR/Gp – то кол-во флегмы, которое необходимо возвратить в колонну, чтобы получить 1кг дистиллята.
rP – теплота испарения дистиллята.