Постепенная дистилляция

Процесс постепенной дистилляции проводится периодическим способом. Исходную смесь количеством F кмоль загружают в куб-испаритель 1 (рис. 14.12), нагревают до температуры кипения и постепенно испаряют.

Пары по мере образования поступают в конденсатор 2, полностью конденсируются и образовавшаяся жидкость собирается в сборнике дистиллята 3. С течением времени кубовая жидкость и, соответственно, равновесные с ней пары, а также образующийся дистиллят обедняются легколетучим компонентом (рис. 14.13).

Рис. 14.12. Схема установки постепенной дистилляции:

1 куб-испаритель;

2 конденсатор;

3 сборник дистиллята;

4 измеритель температуры

Процесс заканчивается по истечении времени t _п при достижении заданного состава кубового остатка x_W или среднего состава дистиллята . Следить за изменением состава куба достаточно просто по температуре в нем, пользуясь T x y диаграммой (рис. 14.13). Полученные продукты сливаются из куба и сборника дистиллята, затем процесс возобновляется.

Запишем в дифференциальной форме уравнение материального баланса для текущего момента времени t по легколетучему компоненту. Его количество в кубовой жидкости L состава x за бесконечно малый промежуток времени dt уменьшится на d (Lx). Такое же количество легколетучего компонента, которое можно записать как y ^*(x) dL, должно перейти в пар.

. (14.23)

Разделив переменные и проинтегрировав, получим

, (14.24)

. (14.25)

В общем случае интеграл в правой части уравнения (14.25) находится аналитически, если зависимость y ^*(x) это позволяет, либо численно. В случае, если коэффициент относительной летучести a можно считать в диапазоне от x_W до x_F неизменным, подставляя вместо y ^*(x) (14.7) в (14.25) и интегрируя, найдем

. (14.26)

Можно записать уравнения материального баланса по смеси в целом и по легколетучему компоненту в интегральной форме, характеризующие результаты процесса постепенной дистилляции:

, (14.27)

. (14.28)

Система уравнений (14.25) или (14.26), а также (14.27) и (14.28) позволяет найти при известных F, x_F и заданном x_W все остальные величины: W, D, . В зависимости от поставленной задачи наборы заданных и искомых величин могут меняться.