Простая перегонка с дефлегмацией

Для повышения степени разделения смеси перегонку осуществляют, дополнительно обогащая путем дефлегмации. Пары из перегонного куба 1 (рис.3.45) поступают в дефлегматор 2, где частично конденсируются. Из пара конденсируется преимущественно ВК и получаемая жидкость (флегма) сливается в куб. Пары, обогащенные НК, направляются в конденсатор-холодильник 3, где полностью конденсируются. Дистиллят собирается в сборники 4. Окончание операции контролируют по температуре кипения жидкости в кубе, которая должна соответствовать заданному по составу остатку, который удаляется из куба.

Ректификация

Простая перегонка не позволяет разделить однородные жидкие смеси на компоненты. Достаточно высокая степень разделения однородных жидких смесей может быть достигнута в результате многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров, т.е. с помощью процесса ректификации. Сущность процесса ректификации наглядно видна из анализа диаграммы t –x,y (рис.3.46).

Для нагревания исходной смеси состава x₁ до температуры кипения t₁ находящийся в равновесии с жидкостью. При конденсации этого пара образуется жидкость (конденсат) состава y₁* = x₂ , которая обогащена НК. Нагрев эту жид кость до температуры t₂ и сконденсировав образовавшиеся пары, получим конденсат состава y₂* =x₃, причем x₃>x₂, т.е. жидкость еще больше обогащается НК.

Таким образом, повторяя многократно процессы испарения и конденсации паров, можно получить жидкость, состоящую из НК. Аналогично можно провести процесс обогащения разделяемой жидкости высококипящим компонентом.

В простейшем виде процесс многократного испарения можно осуществить в многоступенчатой установке, в первой ступени которой испаряется исходная смесь. На вторую ступень поступает на испарение жидкость, оставшаяся после отделения паров в первой ступени, в третьей ступени испаряется жидкость, поступившая из второй ступени. Аналогично может быть организован процесс многократной конденсации, при котором на каждую следующую ступень поступают для конденсации пары, оставшиеся после отделения от них жидкости (конденсата) в предыдущей ступени.

Каждая ступень многоступенчатой установки является, в данном случае, как бы аппаратом простой перегонки. Но такие установки отличаются громоздкостью и большими потерями тепла в окружающую среду.

Значительно более экономичное и полное разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых в более компактных аппаратах – ректификационных колоннах.

Процесс ректификации осуществляется путем многократного контакта между неравновесными жидкой или паровой фазами, движущимися относительно друг друга. При взаимодействии фаз между ними происходит массо- и теплообмен. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар обогащается НК, а жидкость – ВК. Многократное контактирование приводит к практически полному разделению исходной смеси.

Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях: при атмосферном давлении, под вакуумом (для разделения смесей высококипящих веществ), а также под давлением выше атмосферного.

Любая ректификационная установка состоит из колонной части, в которой расположены тарелки или насадки, и кипятильника (куба), представляющего собой кожухотрубчатый или змеевиковый теплообменник, который может быть встроенным в нижнюю часть или вынесенным за пределы колонны. В пищевой промышленности применяют, главным образом, тарельчатые и насадочные колонны.