2. Цель работы.
1. Изучение физической сущности процесса ректификации и принципа действия пленочной ректификационной колонны с орошаемыми стенками.
2. Построение рабочей линии (линии концентраций) процесса ректификации при флегмового числа R.
3. Определение теоретического числа тарелок колонны при различных флегмовых числах.
4. Определение влияния начальной концентрации смеси флегмового числа R на концентрацию готового продукта.
3. Описание лабораторной установки.
Рис. 6 упрощенная установка для исследования процесса ректификации
Ректификационная установка работает следующим образом. В испарительной ёмкости 1 перерабатываемая жидкость 2 с помощью нагревателя 3 доводится до кипения. Образующийся в кубе пар проходит по царгам 4 вверх и в дефлегматоре 5 превращается в конденсат 6. В начале кипения воздух и не конденсирующиеся газы вытесняются паром из установки через штуцер связи с атмосферой (вакуумом) 7 в дренажную трубку.
Большая часть конденсата в виде флегмы поступает обратно в царги на орошение насадки 8. Насадка и текущая по ней флегма оказывают сопротивление движущемуся вверх пару, измеряемое перепадом давления АР в манометрической трубочке 9. На развитой поверхности насадки между паром и флегмой происходит процесс тепломассообмена, в результате которого в верхней части царг накапливается в виде пара и флегмы самый легкокипящий (с наименьшей температурой кипения) компонент кубовой жидкости, а следом за ним вниз по колонне сама собой выстраивается «нумерованная очередь» из разных веществ. «Порядковым номером» в этой «очереди» является температура кипения каждого компонента, возрастающая по мере приближения к кубу. Чтобы температура окружающей среды не влияла на этот достаточно тонкий процесс, царги снаружи покрывают теплоизоляцией 10.
С помощью крана 11 (регулятор отбора) осуществляется медленный и последовательный отбор веществ, а «номер» каждого вещества регистрируется с помощью термометра 12. Зная температуру (и рабочее давление), можно точно определить вещество дистиллята 13, отбираемого данный момент Дистиллят охлаждается в концевике 14 и поступает в приемную колбу 15.
Полученный готовый продукт вновь возвращается в куб. Управление флегмоотделителем ручное, осуществляемое с помощью полиспаста . Флегмовое число можно определить как отношение периода возврата флегмы на орошение к периоду отбора продукта:
(22)
где t нижн – время нахождения флегмоотделителя в нижнем положении, мин;
t верх - время нахождения флегмоотделителя в верхнем положении, мин.
Рис.7 схема установки для исследования процесса ректификации:
1- испарительная емкость; 2-заливная горловина; 3-предохранительный клапан; 4-Ножки; 5-регулятор мощности ТЭНов; 6-блок-ТЭН; 7-указатель уровня жидкости; 8-ручка ёмкости; 9-царги ректификационные; 10-переходник термометра, 11-компаратор температур; 12-переходники с узлом отбора; 13-электронный термометр; 14-трубка вакуумной системы; 15-дренажная трубка связи с вакуумной системой (или с атмосферой); 16-штуцер связи с атмосферой (вакуумом); 17-дефлегматор со смотровым стеклом флегмы; 18-трубки охлаждающей воды; 19-тройник воздушных трубок; 20-концевик; 21-узел отбора; 22-воздушные трубки, 23-трубки дистиллята; 24-специальная пробка для вакуумного отбора; 25-колба сбора дистиллята.
Таким образом, имеем замкнутую ректификационную установку с постоянной концентрацией жидкости в кубе при установившемся режиме.