2. Дистилляционные установки

Основные процессы в дистилляц ионных установках.

Процессы, происходящие в дистилляционных и ректификаци­онных установках, наиболее ясно можно представить себе и понять при рассмотрении их на t—х- диаграммах.

Дистилляция может проводиться в установках непрерывного и перио­дического действия.

На рис. 3 представлена схема двухступенчатой дистилляционной установки непрерывного действия.

X₁, Х₂ X₄, X₃ X₅

Концентрация летучего компонента

Рис. 3. Схема двухступенчатой дистил­ляционной установки с дефлегмацией и репарацией иаррв во второй ступени и ее _ процесс на t—х-диаграмме.

Бинарная взаимно растворимая смесь поступает в подогреватель 1 с параметрами, соответствующими точке А, и подогревается до со­стояния кипения, соответствующего точке В. В дистилляционной аппа­рате 2 получаются пары смеси, со­ответствующие точке С (см. t—х-диаграмму). Далее пары с концен­трацией х₂ поступают в конденса­тор 3. Конденсация паров бинарной смеси протекает при х₂ = const, но с понижением температуры ее от t₁ до t₂. Далее перегнанный дистиллят поступает во - вторую ступень — дистилляционный аппарат 4, где по­лучаются еще более концентриро­ванные пары (х₃>х₂); из аппарата второй ступени 4 пары поступают в дефлегматор 5. В дефлегматоре происходит частичная конденсация паров (линия EF) и получается влажный пар, соответствующий точ­ке F. Он является смесью сухого пара с концентрацией, соответствую­щей точке 3, и жидкости с концен­трацией, соответствующей точке Ж. Доля пара в смеси соответствует отрезку FЖ, а доля жидкости — от­резку F3. Затем влажный пар по­ступает в сепаратор 6, в котором от него отделяется жидкость. Жи­дкость с концентрацией х₄<х₃ по­ступает в дистилляционный бак 8, а пары с концентрацией х₅>хз направляются в конденса­тор 7, где превращаются в дистил­лят, и из него поступает в бак гото­вого продукта 9. Необходимо отме­тить, что при дефлегмации и последующей сепарации смеси паров достигается более высокая концен­трация, но получается меньшее ко­личество продукта, чем при простой конденсации.

Если дистилляция происходит в установке периодического дейст­вия, то содержание летучего компо­нента в дистилляционном кубе 2 (рис. 3) постепенно уменьшается, причем, как в кипящей жидкой сме­си, так и в получаемых из нее па­рах, дальнейшая перегонка идет при переменной, все увеличиваю­щейся температуре. Содержание легкокипящего компонента в жи­дкости в начале кипения и в после­дующие моменты времени опреде­ляется на кривой кипения точками В, В', В" и т. д.; соответственное со­держание этого компонента в парах определяется точками С, С¹, С" и т. д. на линии конденсации. Все время уменьшаясь, в некоторый мо­мент содержание летучего компо­нента в парах становится равным его первоначальному содержанию в кипящей жидкости, а затем еще меньше (точка С"); тогда дальней­шая перегонка смеси становится экономически нецелесообразной.

Перегонка путем многократной дистилляции применяется преиму­щественно в лабораторных перегон­ных аппаратах. Если полученные пары (точка С на рис. 3) скон­денсировать, то получится жидкая смесь с содержанием легкокипяще­го компонента х₂ (точка D). После вторичной перегонки полученной жидкой смеси равновесное содержа­ние легкокипящего компонента в парах соответствует точке Е. Каж­дая последующая перегонка увели­чивает содержание легкокипящего компонента в конденсате паров, и если жидкая смесь не имеет азео-тропической точки, то методом по­следовательной дистилляции можно получить летучий компонент в поч­ти чистом виде. Метод последова­тельной дистилляции промышленно­го значения не имеет вследствие сложности установки, состоящей из большого количества аппаратов.

Рис. 4. Дистилляционная установка.

1 — перегонный куб; 2 — конденсатор; 3 — бак для дистиллята; 4 — термометр; 5 — кран для спуска

кубового остатка; 6 — топка.

Простую — однократную — ди­стилляцию в промышленных усло­виях применяют в тех случаях, ког­да не требуется полное разделение смеси на компоненты или когда точ­ки кипения отдельных компонентов настолько далеки друг от друга, что содержание легколетучего компо­нента в парах очень велико по сравнению с содержанием его в жи­дкости. Кроме того, простая ди­стилляция применяется для отделе­ния от жидкой смеси нелетучих примесей, а также для предварительно­го глубокого разделения сложных жидких смесей, например нефти или каменноугольной смолы.

На рис. 4 показана промыш­ленная установка небольшой про­изводительности для простой ди­стилляции. Она предназначена для перегонки смесей с высокой темпе­ратурой кипения, вследствие чего перегонный куб 1 обогревается то­почными газами. При низких тем­пературах кипения куб снабжается паровым змеевиком.

В установках периодического действия по мере дистилляции и удаления летучего компонента тем­пература перегоняемой смеси и ее паров повышается. Дистилляцию обычно ведут до определенной заданной температуры перегоняемой жидкости. Остаток смеси выпускают через кран 5 и вновь заполняют куб первоначальной смесью. В тепловом отношении такие установки неэкономичны.