Перегонные и ректификационные аппараты. Сушильные установки. Конструкция, принцип действия.

Разделение жидких однородных смесей (растворов), состоящих их двух или большего числа летучих компонентов, производится перегонкой или ректификацией. Если исходную смесь, состоящую из жидкостей с различными температурами кипения, частично испарять, а затем образовавшиеся пары конденсировать, то полученная жидкость будет отличаться по составу более высоким содержанием легколетучего, или низкокипящего, компонента (НК). В оставшейся исходной смеси содержится большее количество труднолетучего, или высококипящего, компонента (ВК). Эта жидкость называется остатком, а жидкость, полученная в результате конденсации паров, - дистиллатом или ректификатом.

Применяют два способа разделения смесей – простую перегонку и ректификацию.

Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Этот способ разделения компонентов применим в случае, когда не требуется полного разделения и когда летучести компонентов существенно отличаются между собой.

Рис. Установка простой перегонки.1-перегоночный куб с подогревателем-рубашкой, 2-поверхностный конденсатор, 3,4,5-приемники.

Исходную смесь загружают в куб 1, который обогревается паром или другим теплоносителем в зависимости от требуемой температуры. Исходная смесь в кубе кипит, пары поступают в охлаждаемый водой конденсатор 2. Дистиллат из конденсатора поступает в приемники 3, 4, 5. В начале перегонки получаемый дистиллат преимущественно состоит из легколетучего компонента и собирается в приемник 3. Постепенно количество легколетучего компонента в кубе уменьшается, вследствие чего состав дистиллата по легколетучему компоненту также обедняется. Поэтому последующие фракции собираются отдельно в сборники 4 и 5. По окончании процесса перегонки в кубе остается кубовый остаток, который спускается в расположенную ниже емкость через нижний спуск или передавливается в приемную емкость сжатым газом.

Ректификация – процесс, при котором испарение исходной смеси и конденсации образующихся паров производится многократно в колонных аппаратах, называемых ректификационными колоннами. Способ разделения смеси на компоненты путем ректификации является основным технологическим приемом при переработке нефтепродуктов, в производстве спирта, при получении душистых веществ.

Исходная смесь загружается в куб 1, нагревается до температуры кипения и отгоняется. Образующиеся пары поступают в нижнюю часть колонны 2. В колонне расположены контактные устройства, с помощью которых поднимающийся пар входит в соприкосновение с флегмой, получаемой в дефлегматоре 3. Паровая и жидкая фазы взаимодействуют следующим образом. Пары высококипящего компонента смеси частично конденсируются, и теплота, выделяющаяся при их конденсации, расходуется на испарение части легкокипящего компонента из стекающей вниз флегмы. Этот процесс в колонне повторяется многократно на каждой тарелке по мере того, как пары поднимаются вверх по колонне.

В результате взаимодействия пары, поднимающиеся из верхней части колонны, значительно обогащаются легколетучим компонентом. Эти пары поступают далее в дефлегматор, где конденсируются за счет охлаждения водой.

Поток полученной жидкости делится на две части: одна часть возвращается в виде флегмы обратно в колонну для орошения, а вторая поступает на охлаждения в холодильник 4. Далее эта часть проходит в приемную емкость 5 как дистиллат, состоящий преимущественно из легколетучего компонента. Флегма, стекающая в нижнюю часть колонны и содержащая в основном высококипящий компонент, через сифон возвращается в куб колонны. Таким образом, в результате процесса ректификации получают довольно полное разделение компонентов смеси: легколетучий компонент собирается в емкости 5 в виде дистиллата, а высококипящий компонент – в кубе 1 в виде кубового остатка.

Рис. Ректификационная установка периодического действия. 1-куб, 2-ректификационная колонна, 3-дифлигматор, 4-холодильник, 5-приемник дистиллата.