Перегонка жидкости

Посредством перегонки разделяют жидкостные смеси, все компоненты которых летучи (но имеют различную летучесть) при одной и той, же температуре. Если мы перегоняем бинарную смесь, то в результате получаем – пар, содержащий относительно большое количество легколетучего или низкокипящего компонента (НК), чем исходная смесь. Неиспарившаяся жидкость имеет состав более богатый труднолетучим или высококипящим компонентом (ВК).

Эта жидкость называется остатком, а жидкость, получаемая в результате конденсации паров дистиллятом или ректификатом и флегму – жидкость, возвращаемую для орошения колонны.

Существуют два типа перегонки:

Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров.

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров.

Материальный баланс

Пусть в колонну поступает F кмоль исходной смеси, состав которой х_F молей долей НК. Сверху из колонны удаляется G кмоль паров, образующих после конденсации флегму и дистиллят P кмоль, его состав х_Р молей долей НК. На орошение колонны возвращается флегма Ф кмоль, ее состав х_Р = х_Ф

F + Ф = G + W

Поскольку G = Р + Ф, то F = Р + W

Соответственно материальный баланс по НК:

Fх_F = Рх_Р + Wх_W

1 – ректификационная колонна; 2 – кипятильник; 3 – дефлегматор; 4 – делитель флегмы.

На некотором расстоянии от верха колонны находится так называемая питающая тарелка, куда и поступает исходная смесь. Питающая тарелка делит колонну на две части, в верхней части (а) должно быть обеспечено обогащение паров НК, эта часть называется укрепляющей. В нижней части (в) необходимо в максимальной степени удалить из жидкости НК, эта часть называется исчерпывающей.

Минимальное флегмовое число

– состав дистиллята в паровой фазе;

– равновесное содержание данного компонента в паровой фазе исходного продукта.

R_опт = 1,3R_min + 0,3

1 – эксплуатационные расходы; 2 – капитальные затраты; 3 – общие затраты на ректификацию.

С увеличением R возрастает движущая сила процесса и уменьшается необходимое число теоретических и действительных ступеней. В итоге при некотором флегмовом числе рабочий объем колонны будет минимальным и следовательно будет минимальна ее стоимости.

Ректификация многокомпонентных смесей

Число колонны для ректификации многокомпонентной смесей должно быть на одну меньше, чем число компонентов, на которые разделяется смесь.

В ректификационных установках используются главным образом аппаратуры двух типов: насадочные и тарельчатые.

В кипятильнике – поверхность нагрева представлена в виде змеевика, или кожухотрубчатый теплообменник.

Меньшее гидравлическое сопротивление насадочных колонн по сравнению с барботажными особенно важно при ректификации под вакуумом.

Сушка

В химической промышленности применяется искусственная (сушка материалов в специальных сушильных установках) и естественная сушка.

По способу подвода тепла к высушиваемому материалу различают следующие виды сушки:

1. конвективная сушка – путем непосредственного соприкосновения материала и сушильного агента;

2. контактная – путем передачи тепло от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

3. радиальная – путем передачи тепла инфракрасными лучами;

4. диэлектрическая – путем нагрева в поле токов высокой частоты.

А также специальные виды сушки.

Абсолютная влажность определяется количеством водяного пара в кг, содержащегося в 1м³ влажного воздуха.

Относительная влажность φ называется отношение массы водяного пара в 1м³ влажного воздуха ρ_П при данных условиях, температуре и общем барометрическом давлением к максимально возможной массе водяного пара 1м³ воздуха ρ_Н (плотность насыщенного пара) при тех же условиях:

Количество водяного пара, содержащегося во влажном воздухе и приходящегося на 1кг абсолютно сухого воздуха, называется влагосодержанием:

Энтальпия I влажного воздуха относится к 1кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха t (⁰С) как сумма энтальпий абсолютно сухого воздуха с_С.В. t и водяного пара хi_П (Дж/кг сухого воздуха):

Все эти данные можно найти по диаграмме I – х Л.К. Рамзина.

После достижения равновесия между влажным воздухом и испаряющейся влагой температура последней примет постоянное значении, равное температуре мокрого термометра t_М

++++++++++++ ++++++++++++ ++++++++ ++++++++++