Схеми екстрактивної та азеатропної ректифікації

Коли коефіцієнт відносної леткості а = Р_А/Р_в компонентів А і В суміші незначний, крім рек­тифікації під вакуумом, можна застосовувати методи, які ґрунтуються на вве­денні в розділювану суміш додаткового (розділювального) компонента. У цьо­му додатковому компоненті, який є висококишіячим відносно одного з компо­нентів суміші, останній легко розчиняється, а другий компонент вихідної суміші є нерозчинним або практично нерозчинним. Наявність третього (додат­кового, або екстрагувального) компонента збільшує відносну леткість компо­нента вихідної суміші, нерозчинного в утворюваній трикомпонентній суміші.

Підвищення а полегшує розділення вихідних компонентів, але передба­чає наступне розділення суміші НКК вихідної суміші - екстрагувальний компо­нент, яка видаляється з кубовим залишком. Цей метод розділення називається екстрактивною ректифікацією (рис.3.57).

Азеотропна ректифікація грунтується на наявності в колоні розділювального компонента, який найчастіше відбирають з колони у вигляді дистиляту (рис.3.58).

Вихідна азеотропна суміш А+В, яка надходить на живильну тарілку ко­лони, контактує з додатковим компонентом С, у результаті чого утворюється нова азеотропна суміш практично взаємно нерозчинних рідин В+С, пара якої після конденсації розділяється у відстійнику на компоненти В і С. Кубовий за­лишок при цьому являє собою практично чистий компонент А.

Якщо як розділювальний компонент використовують розчинні тверді ре­човини, то такий процес називають сольовою ректифікацією.

Мал. 1 Схема установки для екстрактивної ректифікації бінарної суміші компонентів А і В:

1 - колона для екстрактивної ректифікації, 2- колона для розділення компонента В та екстрагувального компонента С; 3 - насоси; 4 - кип'ятильники; 5 - конденсатори

Мал.2 Схема установки для азеотропної ректифікації:

1 - колона; 2 - кип'ятильник; 3 - конденсатор; 4 - відстійник; А і В - компоненти вихідної суміші; С - додатковий розділювальний компонент

СХЕМА РЕКТИФІКАЦІЇ З ТЕПЛОВИМ НАСОСОМ

Значного заощадження енергії можна досягти, застосовуючи схеми рек­тифікації з тепловим насосом. У цьому разі пара, яка виходить з колони, стискається ком­пресором до тиску, що відповідає необхідній тем­пературі його конденсації в кубі колони. При цьому відпадає необхідність у дефлегматорі, а також суттєво зменшуються витрати нагрівальної пари та охолоджувальної води.

Мал.1 Схема ректифікації з тепловим насосом:

1 — ректифікаційна колона; 2 - куб колони; 3 - компресор

СХЕМИ РЕКТИФІКАЦІЇ

Основними типами апаратів для прове­дення процесу ректифікації є тарілчасті й насадкові колони, які за конструкцією принципово не відрізняються від тарілчастих і насадкових абсорберів. Іноді, в основному для ректифікації під вакуумом, використовують плівкові й роторно-плівкові апарати. При цьому практично всі ректифікаційні апарати, на відміну від більшості абсорберів, піддаються теплоізолюванню.

Основною відмінністю ректифікаційних колон є спорядження їх відповід­ною теплообмінною апаратурою (кип'ятильником, підігрівником, конденсато-ром-дефлегматором, холодильниками дистиляту й кубового залишку).

Дефлегматор зазвичай розташовують вище кришки (або верхнього дни­ща) колони для стікання флегми в колону самопливом (рис.3.60,а). Якщо висота колони значна, то для зручності її обслуговування та зменшення висоти будівлі (при розташуванні колони у виробничому приміщенні) дефлегматор установ­люють нижче верху колони; у цьому разі флегма надходить в колону за допо­могою насоса (рис.3.60,б). Іноді дефлегматор монтують у сепараційному прос­торі колони (рис.3.60,в); при цьому з колони виходить пара в кількості, що від­повідає кількості дистиляту (готового продукту).

Щоб забезпечити утворення висхідного по колоні потоку пари, викорис­товують різні за конструкцією кип'ятильники, які вбудовують у колону або, найчастіше, виносять за її межі (рис.3.61). Винесені кжі'ятильники набагато спрощують експлуатацію, зокрема й ремонт, технологічного й допоміжного ре­ктифікаційного обладнання. Щоб забезпечити вільну циркуляцію кубової ріди­ни, винесеш кип'ятильники зазвичай монтують нижче колони.

Мал. 1 Схема розташування дефлегматорів: а - з повною конденсацією пари й подаванням флегми самопливом; б - з повною конденсацією пари й подаванням флегми насосом; в - з частковою конденсацією пари й вільним стіканням флегми

Мал. 2 Схема розташування вбудованого (а] і винесеного (б) кип'ятильників