Азеотропная ректификация
Цели азеотропной ректификации те же, что и экстрактивной – разделение смесей компонентов с близкими летучестями и азеотропных смесей. Для разделения применяется разделяющий агент, но в отличие от экстрактивной ректификации, он образует в простейшем случае с одним из компонентов исходной смеси азеотроп с минимальной температурой кипения. В дальнейшем эта азеотропная смесь при понижении температуры расслаивается. И это позволяет отделить составляющие ее компоненты отстаиванием, если они практически нерастворимы друг в друге. Схема установки азеотропной ректификации бинарной смеси представлена на рис.20.3.
Исходная смесь компонентов А и В подается в колонну 1, орошаемую флегмой и разделяющим агентом С. Компонент С с компонентом А образует азеотропную смесь с минимальной температурой кипения, пары которой конденсируются в дефлегматоре 2, затем делятся в делителе 4 на флегму и дистиллят. Дистиллят охлаждается в холодильнике 5, после чего расслаивается в отстойнике 6. Компонент А отводится в виде готового продукта, а разделяющий агент С нагревается в подогревателе 7 и вновь подается на орошение колонны. Практически чистый компонент В отводится в виде кубового остатка.
Если сравнить схемы процессов экстрактивной и азеотропной ректификации, то преимуществом экстрактивной будут являться меньшие затраты тепла в колонне 1, так как нет необходимости испарения разделяющего агента, он отводится в виде кубового остатка, а при азеотропной ректификации разделяющий агент удаляется в виде дистиллята. В то же время для азеотропной ректификации не требуется второй ректификационной колонны и затрат тепла на ее функционирование, так как разделяющий агент отделяется отстаиванием.
Рис.20.3. Схема установки азеотропной ректификации бинарной смеси: А, В - компоненты исходной смеси; С - разделяющий агент; 1 - колонна; 2 - дефлегматор; 3 - кипятильник; 4 - делители; 5 - холодильник; 6 - отстойник; 7 - подогреватель.
Подбор разделяющего агента для азеотропной ректификации, позволяющий реализовать процесс по такой простой схеме (рис. 20.3) не всегда возможен. Поэтому процесс иногда проводят с разделяющим агентом, образующим азеотропную смесь с максимальной температурой кипения. В этом случае она отбирается в виде кубового остатка. Кроме того, компоненты образующейся азеотропной смеси могут и при охлаждении обладать частичной растворимостью, то есть при расслоении фазы будут содержать не чистые компоненты, а их смеси. Иногда возможно образование тройного азеотропа разделяющего агента с двумя компонентами исходной смеси. Все это затрудняет регенерацию разделяющего агента и требует применения кроме отстаивания таких процессов, как ректификация или экстракция. Окончательный выбор способа разделения исходной смеси решается на основе экономического анализа.