Перегонка Простая, периодического действия.

Простая перегонка – процесс однократного испарения жидкой смеси с последующим конденсированием (сжижением) её паров.

Иначе называется простой дистилляцией.

Применяется для предварительного, грубого разделения сложных жидких смесей. Широко используется в пищевой промышленности и при переработке нефти.

Перегонка – это тепловой процесс. Движущей силой является разность температур между теплоносителями, например, при обогреве водяным паром

С точки зрения массообмена перегонка – равновесный процесс. Движущая сила, как массообменного процесса, равна нулю, т.к. пар находится в равновесии с жидкостью.

Разделение смеси путём перегонки основано на том, что пар над жидкой смесью имеет большую концентрацию легколетучего (л/л) компонента и, будучи отведённым и сконденсированным, образует обогащённую смесь.

Как и выпаривание, перегонка была известна человечеству давно.

На рис.121 показаны несколько старинных установок простой дистилляции.

Рис. 121. Дистилляционные установки:

а - стеклянный прибор с песчаной или водяной баней /II век н.э./;

6, в, г - полупромышленные установки XIX века, использовавшиеся в Германии, Китае и Болгарии соответственно.

Схема современной установки представлена на рис.122.

Из куба 1, обогреваемого водяным паром, паровая смесь поступает в конденсатор 2, откуда жидкая обогащенная смесь распределяется по сборникам 3. Установка дефлегматора 4 способствует дополнительному обогащению паровой смеси л/л компонентом.

Рис.122. Схемы установок для простой перегонки (а) и перегонки с дефлегмацией (б). 1.Куб. 2.Конденсатор. 3.Сборники. 4.Дефлегматор.

Разделение жидкой смеси на фракции I-III показано на t-y,X диаграмме (изобара равновесия, рис.123).

Рис.123. Разделение жидкой смеси с содержанием л/л компонента от Xн до Хк на фракции I-III.

Рассмотрим процесс перегонки за время . Пусть мы имеем в кубеW кмоль (А+В) смеси с содержанием л/л компонента Х кмоль А/кмоль (А+В). За время из куба испаритсясмеси с содержанием л/л компонентаy. Баланс куба по л/л компоненту:

было осталось ушло

или

- пренебрегаем как бесконечно малой величиной второго порядка.

Тогда

или

(111)

Уравнение (111) называется рабочей формулой перегонки. Она решается графическим путём. Для этого на диаграмме (рис.124а) определяются отрезки (y-x) в интервале от Хн до Хк. Затем строится график 1/(y-x)=f(x). Площадь под кривой на этом графике (рис.124б) в масштабе ''а'' соответствует интегралу (111).

Рис.124. Графическое решение рабочей формулы перегонки.

Решение формулы (111) позволяет определить конечное количество W_o жидкой смеси в кубе.

Непрерывная перегонка.

Схема установки представлена на рис.125. Исходная смесь поступает в куб 1, где образуется парожидкостная смесь. Последняя поступает в отгонную колонну 2, в которой разделяется на отгон (паровая фаза) и остаток (жидкая фаза).

Рис.125. Схема непрерывной перегонки. 1-куб, 2-отгонная колонна.

Материальный баланс

1. По всему продукту.

L=D+W, D=L-W (112)

2. По л/л компоненту

(113)

Подставляем (112) в (113):

Откуда (114)

Тангенс для (114) определяется из диаграммыy-x, которая представлена на рис.126.

Рис.126. Диаграмма y-x для непрерывной перегонки.

Известно: L и . Из диаграммы y-x определяются у, х и .

Затем из (112) определяются W и D/

Тепловой баланс

(115)

где - энтальпия отгона,- потери тепла.

Из (115) получают удельный расход тепла в кубе

(116)