3.4. Способы ректификации

Существует целый ряд способов ректификации, реализуемых в промышленных условиях. При этом выбор того или иного способа зависит от многих факторов: свойств смеси, ее состава, производственных условий и не в последнюю очередь экономичности.

3.4.1. Ступенчатая ректификация

При ступенчатой (прерывистой) ректификации в начале процесса разделения вся партия подлежащей разделению жидкостной смеси загружается в испаритель при перегонном кубе ректификационной установки и доводится до кипения (рис. Х.60).

Установка состоит из выпарного аппарата с пузырьковым кипением и ступен­чатой ректификационной колонны, действующей как чисто концентрационная

(укрепляющая) колонна. Да­лее установка имеет конден­сатор, устройство для распре -деления флегмы, а также охладители продукта и сбор­ники.

При запуске установка с полным возвратом продукта должна действовать до тех пор, пока она не достигнет практически устойчивого ра­бочего состояния, а выходя­щий из конденсатора голо­вной продукт не превысит требуемого состава низкоки-пящего компонента. Тогда устанавливается подходящее флегмовое число, а головной продукт отводится в сборни­ки.

Здесь возможны два тех­нологических варианта.

I. Устанавливается постоянное флегмовое число.

При такой настройке относительное содержание низкокипящего компонента в голо­вном продукте, начиная с максимальной величины, постепенно снижается, а содер­жание высококипящего компонента в перегонном кубе постоянно возрастает.

Этот способ в течение определенного периода ректификации (именуемого ос­новным погоном) обеспечивает требуемый минимальный объем низкокипящего компонента в головном продукте. К концу основного погона придется либо повы­сить флегмовое число для обеспечения требуемого содержания низкокипящего компонента в головном продукте, либо головной продукт с меньшим содержанием низкокипящего компонента улавливается во втором сборнике (2-я фракция), при­мешиваясь к следующей партии подлежащей ректификации смеси.

2. Путем постоянной подгонки (увеличения) флегмового числа достигается по­стоянная концентрация низкокипящего компонента в головном продукте.

Такого рода регулировка требует определенных затрат на оснащение установки со­ответствующей аппаратурой. По достижении очень высокого и, следовательно, неэкономичного флегмового числа процесс ректификации прерывается.

По окончании ректификации в обоих вариантах происходит спуск высококи­пящего продукта из низа колонны (испарителя).

Ступенчатая ректификация находит применение при обработке небольших объемов смеси в периодическом режиме через разные промежутки времени либо при выходе минимального объема продукта, когда непрерывная работа себя не оправдывает.

3.4.2. Непрерывная ректификация двухкомпонентных смесей

Непрерывная ректификация — это стандартный метод, используемый в современ­ных химических установках для разделения больших объемов материала либо не­прерывно выходящих двухкомпонентных смесей. Такое разделение проводится в установке, состоящей из собственно разделительной колонны с испарителем, кон­денсатором, делителем возвратного продукта (флегмы), теплообменниками и сбор­никами (рис. Х.61).

Подлежащая разделению жидкостная смесь сначала нагревается до температу­ры кипения, затем непрерывным потоком подается в колонну в ее средней зоне.

Разделительная колонна включает в себя две части: нижнюю отгонную и вер­хнюю концентрационную.

В отгонной части колонны происходит обогащение стекающей вниз жидкости прежде всего высококипящими компонентами, в то время как в концентрацион­ной ее части в пару накапливаются низкокипящие компоненты. Между этими дву­мя частями и происходит приток смеси.

Отгонная часть колонны имеет большее поперечное сечение, чем концентра­ционная, поскольку в нее дополнительно к потоку пара и жидкости концентраци­онной колонны притекает еще и свежая смесь.

Н ижняя часть колонны представляет собой выпарной аппарат, размещенный сбоку от нее. Из него в колонну подается требуемый поток пара. На дне испарите-

ля отбирается высококипя-щий продукт, который затем охлаждается в охладителе и собирается в специальной емкости.

В верхней части концен­трационной колонны пар струится в конденсатор, где и конденсирует. Поток кон­денсата разделяется делите­лем возвратного продукта, причем одна часть в виде флегмы возвращается в раз­делительную колонну, а дру­гая после охлаждения поки­дает установку в качестве низкокипящего головного продукта.

Наряду с перечисленны­ми аппаратами, ректифика­ционная установка оснащена арматурой разного рода и не­обходимыми контрольно-из­мерительными приборами и регуляторами, в целях упро­щения схемы не показанны­ми на рис. Х.61.

Перед запуском установка заправляется смесью и в случае полного возврата продукта нагревается до достижения устойчивого рабочего состояния. Затем флег-мовое число медленно понижается настолько, чтобы полученный головной продукт как раз соответствовал конкретно поставленной задаче разделения. Теперь ректи­фикационная установка в устойчивом рабочем состоянии запускается с этим пос­тоянным минимальным возвратом.

В принципе, разделение смеси в ректификационной установке может осущест­вляться до любой степени чистоты (исключая азеотропные смеси). Чем больше ис­пользуется разделительных тарелок или чем выше уровень засыпанных насадок, тем большее флегмовое число выбирается и тем совершеннее процесс разделения.