Азеотропная ректификация

Цели азеотропной ректификации те же, что и экстрактивной – разделение смесей компонентов с близкими летучестями и азеотропных смесей. Для разделения применяется разделяющий агент, но в отличие от экстрактивной ректификации, он образует в простейшем случае с одним из компонентов исходной смеси азеотроп с минимальной температурой кипения. В дальнейшем эта азеотропная смесь при понижении температуры расслаивается. И это позволяет отделить составляющие ее компоненты отстаиванием, если они практически нерастворимы друг в друге. Схема установки азеотропной ректификации бинарной смеси представлена на рис.14.34.

Исходная смесь компонентов А и В подается в колонну 1, орошаемую флегмой и разделяющим агентом С. Компонент С с компонентом А образует азеотропную смесь с минимальной температурой кипения, пары которой конденсируются в дефлегматоре 2, затем делятся в делителе 4 на флегму и дистиллят. Дистиллят охлаждается в холодильнике 5, после чего расслаивается в отстойнике 6. Компонент А отводится в виде готового продукта, а разделяющий агент С нагревается в подогревателе 7 и вновь подается на орошение колонны. Практически чистый компонент В отводится в виде кубового остатка.

Если сравнить схемы процессов экстрактивной и азеотропной ректификации, то преимуществом экстрактивной будут являться меньшие тепловые затраты в колонне 1, так как нет необходимости испарения разделяющего агента, он отводится в виде кубового остатка, а при азеотропной ректификации разделяющий агент удаляется в виде дистиллята. В то же время для азеотропной ректификации не требуется второй ректификационной колонны и тепловых затрат на ее функционирование, так как разделяющий агент отделяется отстаиванием.

Подбор разделяющего агента для азеотропной ректификации, позволяющий реализовать процесс по такой простой схеме (рис. 14.34) не всегда возможен. Поэтому процесс иногда проводят с разделяющим агентом, образующим азеотропную смесь с максимальной температурой кипения. В этом случае она отбирается в виде кубового остатка. Кроме того, компоненты образующейся азеотропной смеси могут и при охлаждении обладать частичной растворимостью, то есть

Рис.14.34. Схема установки азеотропной ректификации бинарной смеси: А, В – компоненты исходной смеси; С – разделяющий агент; 1 – колонна; 2 – дефлегматор; 3 – кипятильник; 4 – делители; 5 – холодильник; 6 – отстойник; 7 – подогреватель

при расслоении фазы будут содержать не чистые компоненты, а их смеси. Иногда возможно образование тройного азеотропа разделяющего агента с двумя компонентами исходной смеси. Все это затрудняет регенерацию разделяющего агента и требует применения кроме отстаивания таких процессов, как ректификация или экстракция. Окончательный выбор способа разделения исходной смеси решается на основе экономического анализа.

14.3. Многокомпонентная перегонка

Как уже отмечалось, в промышленности чаще приходится производить перегонку многокомпонентных смесей нежели бинарных. Суть процесса и основные закономерности при этом сохраняются, однако, методика расчета при этом существенно усложняется.