2.2.2. Периодически действующие установки

Схема периодически действующей установки представлена на рис.2.5.

Рисунок 2.5. Схема периодически действующей ректификационной установки

1 — куб; 2 — ректификационная колон­на; 3 — дефлегматор; 4 — делитель флегмы; 5 — холодильник; 6 — сборни­ки дистиллята.

Исходную смесь загружают в куб 1, снабженный нагревательным устройством. Смесь подогревается до кипения и ее пары поступают под нижнюю тарелку ректификационной колонны 2. Подни­маясь по колонне, пары обогащаются НК, которым обедняется стекаю­щая вниз флегма, поступающая из дефлегматора 3 на верхнюю тарелку колонны. Пары из колонны направляются в дефлегматор 3, где они пол­ностью или частично конденсируются. В случае полной конденсации жид­кость разделяется с помощью делителя 4 на флегму и дистиллят. Конеч­ный продукт (дистиллят) охлаждают в холодильнике 5 и направляют в сборники 6.

После того как достигнут заданный состав остатка в кубе (об этом су­дят по температуре кипения жидкости в нем) остаток сливают, загружают куб исходной смесью и операцию повторяют.

2.2.3 Ректификация многокомпонентных смесей

В промышленности наиболее часто разделяют не бинарные, а многокомпонентные смеси, ректификация которых является более сложным и менее изученным процессом. В отличие от бинарных смесей—систем, об­ладающих лишь двумя степенями свободы, многокомпонентная смесь представляет собой систему, число степеней, свободы которой равно числу компонентов, составляющих эту смесь.

Отсюда вытекает сложность ана­лиза и расчета процессов ректификации таких смесей. Если для бинарной смеси известны общее давление перегонки и моль­ная доля одного из компонентов в дистилляте, то, согласно правилу фаз, этими условиями однозначно определяются состав дистиллята и темпера­тура его конденсации.

В случае же разделения многокомпонентной смеси состоящей из n компонентов и имеющей n степеней свободы, при задании указанных выше двух параметров остаются неизвестными еще n — 2 сте­пени свободы.

Поэтому содержание остальных компонентов в дистилляте можно найти только подбором, учитывая, что существует ряд смесей различного состава, которые при данном давлении имеют одинаковую темпе­ратуру кипения.

Вместе с тем при разделении многокомпонентных смесей усложняется и аппаратурное оформление процесса ректификации. Многокомпонент­ную смесь нельзя разделить в одной колонне подобно бинарной смеси. В общем случае число колонн для ректификации многокомпонентной сме­си должно быть на одну меньше, чем число компонентов, на которые раз­деляется смесь, т. е. для разделения смеси из n компонентов требуется — 1 колонна.

На рисунке 1.6 в колонне 1 наименее летучий из компонентов (компонент С) отделяют в виде остатка. Другие два компонента (В и А), отводимые в качестве дистиллята, после конденсации поступают в колон­ну 2, где разделяются на дистиллят (компонент А) и остаток (компонент В менее летучий, чем А). Более экономична подача компонентов А+ В в колонну 2 в парообразном состоянии; при этом в дефлегматоре первой колонны конденсируется только флегма, необходимая для орошения колонны.

Схемы установок для ректификации трехкомпонентных смесей

Рисунок 2.6 Компоненты А и В более летучи, чем компонент С

По другому варианту (рис.2.7) в колонне 1 отделяют в виде ди­стиллята наиболее летучий компонент А, а смесь двух других (В+С) подают на разделение в колонну 2. Из этой колонны относительно более летучий компонент В получают в качестве дистиллята, а компонент С является остатком.

Рисунок 2.7 Компонент А более летуч, чем компоненты В и С.