45. Какое влияние на качество разделения оказывает нагрузка или скорость потока паров в ректификационной колонне?

Нагрузка и скорость потока паров

Под нагрузкой понимают количество вещества, прошедшее в еди­ницу времени через колонну и получаемое в виде конденсата в го­ловке колонны. Нагрузка складывается из количеств флегмы и отбираемого дистиллята. В промышленности принято выражать нагрузку колонны через скорость потока паров, отнесенную к сво­бодному сечению колонны. Принято также измерять нагрузку в мл/(см²_*ч).

Скорость потока паров определяется пропускной способностью колонки. Последняя является постоянной характеристикой колонки, определяющей продолжитель­ность процесса перегонки. Про­пускная способность, как правило, выражается количеством жидкости, соответствующей количеству пара, проходящего через колонку за единицу времени. Измерения проводят либо в головке, либо в нижней части колон­ки. Скорость образования паров можно изменять, меняя интенсивность кипения в перегонной колбе. Верхний предел скорости образования паров определяется точкой захлебывания колонки. Для обеспечения максималь­ной скорости перегонки колонка должна обладать максимальной про­пускной способностью.

Всегда необходимо обращать внимание на то, как изменяется эффектив­ность колонки при возрастании скорости прохождения паров перегоняемой жидкости, т. е. при увеличении пропускной способности. У большинства типов колонок повышение скорости паров вызывает снижение эффектив­ности. Это подтверждается графиками зависимости, полученными для различных насадок (рис.13).

Рис. 13. Зависимость числа теоретических ступеней, приходящихся на 1 м высоты, n_уд от нагрузки [1] к для различных насадок:

1,2 — спирали 2 х 2 х ø 0,2 мм и 4 x 4 х ø 0,4 мм, сталь V2A; 3,4 — кольца Рашига 6,5x ø 6 мм и 4,5x ø 4,5 мм, стекло; 5 — шарики ø 3 мм, стекло; 6,7 — шарики ø 7,5 мм, ø 4 мм, матированное стекло; 5,8 — кольца Рашига 8x0,8 мм и 5,5x ø 5,5 мм, фарфор; 9 — кольца Рашига 10x10 мм, глина; 10 — спираль ø 3 мм, длина 1—5 мм, стекло;

Эталонная смесь: бензол — 1,2-дихлорэтан.

Важная особенность насадочных колонн заключается в том, что эффективность насадочных тел небольшого диаметра (2—4 мм) сильнее зависит от нагрузки, чем эффективность насадочных тел большего диаметра (5—10 мм) (см. рис. 13).

46. Приведите внутригрупповую классификацию методов разделения, основанных на различиях в межфазном распределении вещества по аргрегатному состоянию фаз и способу осуществления процесса межфазного разделения

Методы разделения, основанные на различиях в распределении веществ между фазами

Агрегатное состояние фаз между которыми происходит распределение	Методы разделения в зависимости в зависимости от способа осуществления межфазного распределения
	Однократное равновесное распределение	Многократное перераспределение	Хроматография
Жидкость – тв. тело	Статическая сорбция, соосаж-дение, твердофаз-ная экстракция	Динамическая сорбция, зонная плавка и направленная кристаллизация	Жидкостно-адсорбционная хроматография
Жидкость – жидкость	Жидкостная экстракция	Многоступенчатая экстракция	Жидкостно-жидкостная хроматография
Газ – тв. тело	Статическая сорбция	Динамическая адсорбция	Газо-адсорбционная хроматография
Жидкость – газ	Газовая экстракция	Динамическая абсорбция	Газожидкостная хроматография
Жидкость (тв. тело) – вещес-тво в сверхкри-тическом сотоянии	Сверхкри-тическая флюидная экстракция	Динамическая сорбция, зонная плавка и направленная кристаллизация	Сверхкритическая флюидная хроматография

Общие характеристики методов, основанных на различиях в межфазном распределении

Основной характеристикой является коэффициент рас­пределения

K_D = с_i"/с_i’ ,

где c_i" и с_i’ — концентрации одно­го и того же i-го вещества в двух фазах: извлекающей и отдающей соответственно при установлении межфазного равновесия.

Коэффициент селективности

К_с = K_Di/K_DJ

(где индексы i и j соответствуют двум раз­личным веществам, находящимся в одной и той же систе­ме фаз.