15.1.2.2 Многократная дистилляция

Процесс многократной дистилляции рассмотрим на примере двукратной (рис. 15.10). В этом случае кубовый остаток, полученный при однократной дистилляции вновь подвергается ей повторно. Уравнения, аналогичные (15.15)-(15.21), записываются для каждой ступени однократного испарения, при этом номер ступени указывается индексом i, которым снабжаются все величины.

Рис. 15.10. Схема установки непрерывной двукратной дистилляции: 1 - испарители; 2 - сепараторы; 3 - конденсаторы.

Поскольку после каждой ступени в жидкой смеси, подвергаемой дистилляции, доля легколетучего компонента будет уменьшаться, то уменьшаться его доля будет в кубовом остатке и в дистилляте (рис. 15.11): x_F2<x_F1, x_W2<x_W1, x_D2<x_D1.

Рис. 15.11. Изображение двукратной дистилляции на Т-x-y диаграмме

При увеличении числа ступеней (кратности дистилляции) можно получить кубовый остаток, состоящий из практически чистого труднолетучего компонента. Однако его количество будет невелико, так как с каждой ступенью величина будет уменьшаться, определяясь долей отгона на каждой ступени e_i.

. (15.22)

15.1.2.3 Постепенная дистилляция

Процесс постепенной дистилляции проводится периодическим способом. Исходную смесь количеством F кмоль загружают в куб-испаритель 1 (рис. 15.12), нагревают до температуры кипения и постепенно испаряют. Пары по мере образования поступают в конденсатор 2, полностью конденсируются и образовавшаяся жидкость собирается в сборнике дистиллята 3. С течением времени кубовая жидкость и, соответственно, равновесные с ней пары, а также образующийся дистиллят обедняются легколетучим компонентом (рис. 15.13). Процесс заканчивается по истечении времени t_п при достижении заданного состава кубового остатка x_W или среднего состава дистиллята . Следить за изменением состава куба достаточно просто по температуре в нем, пользуясь T-x-y диаграммой (рис. 15.13). Полученные продукты сливаются из куба и сборника дистиллята, затем процесс возобновляется.

Рис. 15.12. Схема установки постепенной дистилляции: 1 - куб-испаритель; 2 - конденсатор; 3 - сборник дистиллята; 4 - измеритель температуры.

Рис. 15.13. Изменение составов куба и дистиллята, а также температуры процесса постепенной дистилляции со временем.

15.1.2.4 Фракционная дистилляция

Рассмотрим вначале постепенную фракционную дистилляцию. Включив в схему несколько сборников дистиллята 3 (рис. 15.14) можно отбирать в каждый из них продукт в течение определенного промежутка времени t₁, t₂, t₃. Поскольку состав дистиллята изменяется при периодическом процессе с течением времени , то средние составы дистиллята в каждом сборнике будут отличны друг от друга , образуя отдельные фракции.

Рис. 15.14. Схема установки постепенной фракционной дистилляции: 1 - куб-испаритель, 2 - конденсатор; 3 - сборники дистиллята; 4 - измеритель температуры.

15.1.2.5 Дистилляция с дефлегмацией

Дефлегмация - частичная конденсация паров с возвратом конденсата в куб, проводится с целью обогащения оставшегося пара легколетучим компонентом, так как в конденсат в большей степени переходит труднолетучий. Схема установки постепенной дистилляции с дефлегмацией изображена на рисунке 15.17. Пары из куба-испарителя 1 составом и с расходом G попадают в дефлегматор 4, где частично конденсируются. Образовавшийся конденсат (флегма) состава и с расходом возвращается в куб, а оставшиеся пары состава и с расходом направляются в конденсатор 2, где полностью конденсируются и накапливаются в сборнике дистиллята3. Отношение расхода флегмы к расходу дистиллята носит название флегмового числа R

. (15.32)

Рис. 15.17. Схема установки постепенной дистилляции с дефлегмацией: 1 - куб -испаритель; 2 - конденсатор; 3 - сборник дистиллята; 4 - дефлегматор.

Процесс дефлегмации (частичной конденсации паров) можно изобразить на T-x-y диаграмме (рис. 15.18)

Рис. 15.18. Изображение процесса дефлегмации при постепенной дистилляции на T-x-y диаграмме: х_Ф(t) и х_D(t) при R1.

В зависимости от величины флегмового числа степень обогащения дистиллята легколетучим компонентом будет различна. Максимальна она будет при R, выход дистиллята при этом будет равен нулю (0). При R0 эффект от дефлегмации будет равен нулю, так как 0 (дефлегмации не происходит).