Вопрос № 2. Сущность процессов перегонки и ректификации

Сущность процессов перегонки и ректификации. Рабочие линии ректификации. Флегмовое число и его определение. Зависимость между флегмовым числом и размерами колонны.

Перегонка жидкостей представляет собой процесс, в котором разделяемая жидкая смесь нагревается до кипения, а образующийся пар отбирается и конденсируется. В результате получают жидкость-конденсат, состав которой отличается от состава начальной смеси.

Перегонку подразделяют на два основных вида: простую перегонку и ректификкацию. К простой перегонке относят также перегонку с водяным паром и молекулярную дистилляцию.

Под простой перегонкой понимают процесс однократного испарения исходной жидкой смеси и конденсации образующихся при этом паров. Ее применяют для разделения смесей, представляющих собой легколетучее в-во с некоторым содержанием весьма труднолетучих в-в.

Ректификация - наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге.

Процесс закл. в многократном взаимодействии паров с жидкостью- флегмой, полученной при частичной конденсации паров.

Понятие о флегмовом числе введено для удобства анализа и расчета ректификации.R- флегмовое число- отношение кол-ва киломолей флегмы Ф, приходящейся на 1 киломоль отбираемого дистиллята Р.

Рабочие линии располагаются ниже линии равновесия. Анализ положения рабочих линий в зависимости от величины флегмового числа позволяет найти пределы изменения значений R и его выбор для оптимальной организации процесса. Практически флегмовое число не бывает задано, и его нужно правильно выбрать. Необходимо учитывать и эксплуатационные затраты на проведение процесса, которые вносят существенный вклад в общую стоимость процесса с повышением флегмового числа,число теоретических тарелок уменьшается.

Смотри:

Процессы и аппараты химической технологии, Дытнерский Ю.И. том 2, Москва, Химия, 2002, стр. 99-101,118-126

Общий курс процессов и аппаратов химической технологии, Айнштейн В.Г, том 2, Москва, 2003, стр. 1010-1018

Сущность процесса ректификации можно характеризовать как разделение жидкой смеси на дистиллят и остаток в результате противоточного взаимодействия жидкости и пара.

Кол-водистиллята, полученного в конденсаторе, равно кол-ву пара, направляющемуся в это устройство. Полученный в конденсаторе дистиллят делится на две части – одна часть направляется обратно в колонну (флегма), другая явл. отбираемым продуктом (дистиллят).

Пусть для получения 1 кмоль дистиллята необходимы испарение D кмоль жидкости и возврат в апп. Путем конденсации для взаимодействия с паровым потоком R кмоль. Последнюю величину назовем флегмовым числом; она представляет собой отношение кол-ва возвращенного в колонну дистиллята (флегмы) к кол-ву отобранного дистиллята в виде продукта.

Для определения ф.ч. и вывода уравнений линий рабочих концентраций необходимо рассмотреть мат. баланс ректификации.

С уменьшением ф.ч. и, следовательно, затрат тепла на проведение процесса уменьшается движущаяся сила и наоборот.

Оптимальное (рабочее) флегмовое число можно найти, исходя из минимального объема колонны.

Кол-во пара, проходящего ч/з ректификационную колонну, равно G_P (R+1), а объемная скорость его

V_{G =} G_P (R+1)/(3600ρ_G).

где V_G- объемная скорость пара в колонне, м³/с; ρ_G – плотность смеси, кг/ м³; G_P – кол-во дистиллята, кг/ч.

14.01.07,А.Н.Плановский, П.И.Николаев, «Процессы и апп. хим. нефтехим. технологии». Москва, химия,1987,стр.270-275
Билет № 17