Практическая работа 4

Тема: Изучение установки процесса ректификации периодического и непрерывного действия.

Цель: Изучить принцип работы и особенности установки процесса ректификации периодического и непрерывного действия.

Теоретические сведения:

Исходная смесь загружается в куб 1, где нагревается до температуры кипения и испаряется. Пары проходят через ректификационную колонну 2, взаимодействуя в противотоке с жидкостью, возвращаемым из дефлегматора 3. В дефлегматоре богатые легколетучим компонентом пары конденсируются и конденсат поступает в делитель потока 4. Часть жидкости из делителя потока направляется на орошение ректификационной колонны, другая часть – дистиллят проходит через холодильник 5 и направляется в сборник готовой продукции 6 и 7.

Рис.4.2.Схема ректификационной установки непрерывного действия: 1-подогреватель; 2-ректификационная колонна; 3-дефлегматор; 4-кипятильник; 5- холодильник; 6-сборник кубового остатка; 7-сборник дистиллята.

Исходная смесь поступает в подогреватель 1, где ее температура повышается за счет тепла греющего водяного пара до температуры кипения. Нагретая смесь поступает в питающую секцию ректификационной колонны 2, присоединяясь к орошению, которая обеспечивается конденсацией паров в дефлегматоре 3, необходимые для проведения ректификации многокомпонентное испарение жидкости осуществляется в кипятильнике 4. В дефлегматоре 3 происходит полная конденсация паров. Из делителя потока часть дистиллята возвращается в колонну, а остальная часть проходит через холодильник 5 и направляется в сборник 7. Менее летучая часть исходной смеси- остаток, непрерывно отбирается из нижней части ректификационной колонны и поступает в сборник 6.

Вывод: изучили схему и принцип работы ректификационной установки периодического и непрерывного действия.

Контрольные вопросы:

1.Расскажите принцип работы ректификационной установки периодического действия.

2.Расскажите принцип работы ректификационной установки непрерывного действия.

3.Перечислите недостатки ректификационной установки периодического действия.

4.Перечислите достоинства ректификационной установки непрерывного действия.

Практическая работа 3

Тема: Изучение конструкции ректификационной колонны.

Цель: Изучить конструкцию ректификационной колонны.

Теоретические сведения:

Ректификация – это разделение жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ, в результате противоточного взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси. При ректификации исходная смесь делится на две части: часть, обогащенную легколетучим компонентом – дистиллят, и часть, обедненную легколетучим компонентом- остаток:

Исходная смесь (G_f x_f )

ректификация

дистиллят (G_p x_p ) остаток(G_w x_w )

В нижней ступени (рис 3.1) исходная, подвергаемая разделению смесь взаимодействует с паром, начальный состав которого равен составу остатку. В следствии этого, из смеси извлекается легко летучий компонент.

В верхней ступени пар начального состава, соответствующего составу исходной смеси, взаимодействует с жидкостью, начальный состав которой равен составу дистиллята; вследствие этого пар обогащается легколетучим компонентом до требуемого предела, а менее летучий компонент извлекается из паровой фазы.

Пар для питания ректификационного аппарата получается многократным испарением жидкости, имеющей тот же состав, что и остаток, а жидкость – многократной конденсацией пара, имеющего состав, одинаковый с составом дистиллята.

Рассматривая взаимодействие пара и жидкости в ректификационной колонне, сделаем следующие допущения:

1)мольные теплоты испарения компонентов одинаковы, поэтому каждый килограмм-моль пара при конденсации испаряет такое же количество жидкости и, следовательно, количество пара, движущегося в аппарате снизу вверх, одинаково в любом сечении аппарата;

2)при конденсации пара в конденсирующем устройстве агрегата не происходит изменения состава пара и, следовательно, состав пара, уходящего из ректификационного аппарата, равен составу дистиллята y_p = x_p;

3)при испарении жидкости в нижней части агрегата испарителя не происходит изменения ее состава и, следовательно, состав пара, образующегося в испарителе, равен составу остатку y _w = x _w;

Рис.3.1. Принципиальная схема ректификации.

На практике ректификация проводится в колонных аппаратах барботажного или насадочного (рис. 3.2) типа, принцип работы которых заключается в постоянном тепло- и массообмене между поднимающимся в колонне паром и стекающей жидкостью – флегмой. Рассмотрим механизм взаимодействия флегмы и пара на колпачковой тарелке. Пар, образовавшийся в испарителе колонны, поступает на первую тарелку и проходит через паровые патрубки колпачков. Колпачки погружены на некоторый уровень в жидкую фазу. В результате этого паровая фаза проходит через прорези колпачков и барботирует в виде пузырьков в жидкой фазе, обеспечивая тем самым поверхность контакта между паровой и жидкой фазами и протекание на этой поверхности тепло- массообменных процессов. Поскольку пар имеет более высокую температуру чем жидкость, то при взаимодействии с жидкой фазой пар охлаждается и из него частично конденсируется легколетучий компонент, который присоединяется к жидкой фазе. Таким образом, она обогащается труднолетучим, а в паре повышается содержание легколетучего компонента.

Рис.3.2.Конструкция ректификационной колонны.

Теплота конденсации паровой фазы передается флегме и нагревает ее до температуры кипения, флегма вскипает и из нее частично испаряется легколетучий компонент. В результате этого паровая фаза будет обогащена легколетучим компонентом, а жидкая фаза труднолетучим компонентом.

Вывод: изучили конструкцию и принцип работы ректификационной колонны.

Контрольные вопросы:

1.Расскажите сущность процесса ректификации.

2.Рассматривая взаимодействие пара и жидкости в ректификационной колонне, какие делаются допущения?

3.Расскажите особенности конструкции ректификационной колонны.