14.1.2.4. Фракционная дистилляция

Рассмотрим вначале постепенную фракционную дистилляцию. Включив в схему несколько сборников дистиллята 3 (рис. 14.14) 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. 14.14. Схема установки постепенной фракционной дистилляции: 1 куб-испаритель, 2конденсатор; 3сборники дистиллята; 4измеритель температуры.

Система уравнений материального баланса для постепенной фракционной перегонки будет иметь вид:

, (14.29)

, (14.30)

, (14.31)

где D_k, количество и средний состав дистиллятаk-й фракции; количество и состав куба, оставшееся после отбораk-й фракции дистиллята; ,;m количество фракции дистиллята. Решение этой системы уравнений позволяет определить количество и средние составы дистиллята каждой из фракций.

Изображение постепенной фракционной дистилляции на Txy диаграмме представлено на рисунке 14.15. С использованием фракционной перегонки можно достичь высокой степени разделения исходной смеси. Так если первую фракцию дистиллята состава подвергнуть еще одной постепенной перегонке, то получится дистиллят среднего состава (рис. 14.16). Получившийся при этом кубовый остаток состава можно смешать со второй фракцией дистиллята состава (рис. 14.15). Данная смесь по составу будет приблизительно соответствовать исходной смеси и ее можно вновь подвергнуть фракционной дистилляции. В результате получаются кубовый остаток состава с малой долей легколетучего компонента и дистиллят состава с малой долей труднолетучего компонента. Аналогичным образом можно разделять исходную смесь путем непрерывной многократной дистилляции, но для этого потребуется несколько дистилляторов.

Рис. 14.15. Фракционная постепенная Рис. 14.16. Постепенная перегонка перегонка исходной смеси первой фракции дистиллята.

14.1.2.5. 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 14.17. Пары из куба-испарителя 1 составоми с расходомG попадают в дефлегматор 4, где частично конденсируются. Образовавшийся конденсат (флегма) состава и с расходомвозвращается в куб, а оставшиеся пары составаи с расходомнаправляются в конденсатор 2, где полностью конденсируются и накапливаются в сборнике дистиллята3. Отношение расхода флегмы к расходу дистиллята носит название флегмового числаR

. (14.32)

Рис. 14.17. Схема установки постепенной дистилляции с дефлегмацией: 1 куб-испаритель; 2конденсатор; 3сборник дистиллята; 4дефлегматор.

Процесс дефлегмации (частичной конденсации паров) можно изобразить на Txy диаграмме (рис. 14.18)

Рис. 14.18. Изображение процесса дефлегмации при постепенной дистилляции на Txy диаграмме

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).