7.2.6 Тепловой расчет колонны
Тепловой баланс ректификационной колонны представлен на рисунке 7.22.
Рисунок 7.22 – К тепловому
расчету ректификационной колонны
Теплота, затрачиваемая на проведение процесса ректификации, вносится в систему с теплоносителем в кипятильнике. Для проведения процесса ректификации необходимо подвести тепло для испарения флегмы, испарения дистиллята, нагрева кубового остатка от температуры кипения смеси до температуры кипения остатка.
Расход греющего пара на проведение процесса определяют из теплового баланса (Пр=Ух).
Приход теплоты: |
Уход теплоты: |
– с греющим паром Qгр.п.; |
– с кубовым остатком Qкуб.; |
– с исходным раствором Qисх.; |
– со вторичным паром Qвт.п.; |
– с флегмой Qф |
– потери в окружающую среду Qпот.. |
Уравнение теплового баланса для ректификационной колонны:
(7.30)
7.2.7 Специальные методы ректификации
Разделение компонентов с близкими температурами кипения, относительные летучести которых близки к единице, сопряжено со значительными трудностями. Поэтому применяют специальные методы ректификации: экстрактивную и азеотропную ректификации. Сущность заключается в добавлении компонента, который способствует увеличению или уменьшению летучести.
7.3 Жидкостная экстракция
Жидкостная экстракция – это процесс извлечения одного или нескольких компонентов жидкой смеси другой жидкостью, не смешивающейся или ограничено смешивающейся с первой.
Две взаимно нерастворимые жидкости и распределяемый между ними целевой компонент образуют экстракционную систему.
Экстракция используется: при незначительном содержании извлекаемого компонента в смеси (при ректификации потребовалось бы большее количество тарелок); при близких температурах кипения компонентов смеси; при выделении термически нестойких веществ (процесс экстракции протекает при комнатной температуре).
Достоинства процесса экстракции: низкие энергетические затраты (извлечение компонентов проводится при комнатной температуре).
Недостатки экстракции: ввод в систему третьего компонента, что обусловливает его последующее выделение, а это приводит к увеличению материальных затрат.
7.3.1 Принципиальная схема процесса
Операции при проведении процесса экстракции (рисунок 7.23):
– контактирование исходной смеси с жидким растворителем –здесь происходит переход извлекаемого компонента через границу раздела из одной фазы в другую;
– отделение полученного раствора от оставшейся жидкой смеси.
Рисунок 7.23 – Физическая сущность процесса экстракции
Физическая сущность процесса заключается в следующем: исходная смесь, состоящая из компонентов А и В (А – извлекаемый компонент; В – растворитель I), перемешивается с экстрагентом (С – растворитель II). В результате образуется эмульсия, состоящая из компонентов А, В и С. Полученная гетерогенная смесь (эмульсия) разделяется на экстракт (А+С) и рафинат, из которого полностью удален экстрагируемый компонент (А+В). Далее экстракт (А+С) разделяется на целевой компонент А и экстрагент С, возвращаемый для повторного использования.