22 Ректификация

Ректификация (от лат. rectus — прямой и facio — делаю) — это процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет противоточного массо- и теплообмена между паром и жидкостью. Ректификацию можно проводить периодически или непрерывно. Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой) — ректификационных колоннах.

§Применение[

Ректификацию широко применяют в промышленности, например, для получения ректификованного этилового спирта, с отделением сивушных масел и альдегидных фракций, для выделения бензинов, керосинов и других фракций изнефти, а также получения компонентов воздуха (кислорода, азота, инертных газов).

Процесс ректификации осуществляется в противоточных аппара - тах-колоннах: пары перегоняемой жидкости протекают снизу вверх, а навстречу парам сверху вниз протекает жидкость, подаваемая в верх­ний элемент колонны. Между жидкой и паровой фазами возникает масСообмен, вследствие которого пары по мере их продвижения по ко- "лбнне обогащаются легколетучим компонентом, а жидкость—менее ле­тучим компонентом. В конечном итоге пар, выходящий из верхней части колонны, представляет собой более или менее чистый легколетучий ком­понент, конденсация которого дает готовый продукт—д истиллят, а из нижней части колонны вытекает сравнительно чистый менее летучий компонент, так называемый кубовый остаток, который, так же как и дистиллят, может быть конечным продуктом" перегонки.

Жидкость, поступающую на орошение колонны, называют ф л е г - м о й; ее получают путем конденсации паров, поднимающихся из верхней части колонны, в специальных конденсаторах—д е ф л е г - м а т о р ах. Для образования паров нижний элемент колонны снабжают греющими приспособлениями в виде змеевиков или трубчаток, в которые и подводят необхо­димое количество тепла, в большинстве случаев с грею­щим водяным паром.

23 Экстракция

Экстракция        экстрагирование, процесс разделения смеси жидких или твёрдых веществ с помощью избирательных(селективных) растворителей (экстрагентов).

         Процесс Э. включает 3 последовательные стадии: смешение исходной смеси веществ с экстрагентом;механическое разделение (расслаивание) двух образующихся фаз; удаление экстрагента из обеих фаз и егорегенерацию с целью повторного использования. После механического разделения получают растворизвлекаемого вещества в экстрагенте (экстракт) и остаток исходного раствора (рафинат) или твёрдоговещества. Выделение экстрагированного вещества из экстракта и одновременно регенерация экстрагентапроизводится дистилляцией (См. Дистилляция), Выпариванием, кристаллизацией (См. Кристаллизация),Высаливанием и т. п.

         Достоинствами Э. являются низкие рабочие температуры, рентабельность извлечения веществ изразбавленных растворов, возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов, иазеотропных смесей, возможность сочетания с другими технологическими процессами (ректификацией,кристаллизацией), простота аппаратуры и доступность её автоматизации. Недостатком Э. в ряде случаевявляется трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ.

         Э. подчиняется законам диффузии (См. Диффузия) и равновесного распределения. При Э. изжидкостей после смешения исходного раствора с экстрагентом и расслоения образовавшейся смесиконцентрация у экстрагируемого вещества (В) в фазе экстракта больше его концентрации х в фазе рафината.При взаимной нерастворимости экстрагента (С) и растворителя (Л) исходного раствора зависимость у от хдля равновесной системы (для которой у обозначается как у_р) изображается в диаграмме у — х (рис. 1, а).Если раствор разбавлен, а вещество В в экстракте находится в неассоциированном и недиссоциированномсостояниях, отношение  у — х является прямой; в противном случае K_p — функция концентрации, илиния равновесия криволинейна. K_p всегда зависит от температуры, практически не зависит от давления;определяется он экспериментальным путём.

         Вследствие кратковременности и несовершенства акта смешения экстрагента и исходного растворадействительная (рабочая) концентрация у всегда меньше равновесной у_р. Степень приближения у к у_рхарактеризует эффективность Э., а разность y_p—y является его движущей силой.

         В результате однократной Э. возможна сравнительно небольшая степень извлечения вещества В изисходного раствора, поэтому прибегают к многократному повторению актов смешения и последующегорасслаивания взаимодействующих фаз при их встречном движении (рис. 1, б). Если в исходном раствореконцентрация вещества В уменьшается от x₁ до x₂, то его концентрация в фазе экстракта возрастает от 0 доy₁. Из уравнения материального баланса Э.:

Н