4.1 Характеристика процесса ректификации [4]

Ректификация - это неравновесный тепло - и массообменный процесс, осуществляемый в ректификационных колоннах, где происходит непрерывный обмен компонентами между жидкостью и паром, находящимися в постоянном контакте. При этом пар обогащается более летучим компонентом, а жидкость - менее летучим. Результатом процесса является дистиллят - более летучий продукт (компонент) и кубовый остаток - менее летучий продукт (чистый компонент).

Теоретический процесс разделения раствора на компоненты или на компонент или азеотропную смесь складывается из «ступенек». Общее число таких ступенек - это число теоретических тарелок (ЧТТ).

Сущность процессов, из которых складывается ректификация, удобно проследить с помощью Т(х, y) диаграммы состояния (рис.4.1).

Рис. 4.1 Схема принципа ректификации (P=const)

Здесь на оси ординат отложены температуры кипения раствора, на оси абсцисс - концентрация компонента «В» в составе раствора (xB) и составе пара (yB). Нижняя кривая отражает зависимость температуры кипения раствора от концентрации компонента «В» в нем. На верхней кривой находим равновесный состав пара при температуре кипения раствора.

Имеется раствор с начальной концентрацией компонента «В», равной ха (рис.4.1). Нагревая раствор до температуры кипения Та, получается находящийся в равновесии с жидкостью пар (точка b) состава yb. Отбор и конденсация этого пара дают жидкость состава хс, обогащенную компонентом «В» (хс>ха). На этом принципе основано частичное разделение раствора методом простой перегонки. Если проводить этот процесс многократно: нагреть жидкость состава хс до температуры кипения Тс, получить пар (точка d), конденсация которого дает жидкость с еще большим содержанием компонента «В» - хе, затем повторить этот процесс через точки е, f, k и т.д. - то можно получить жидкость, представляющую собой практически чистый компонент «В». При этом в первом кипятильнике жидкость будет постепенно обедняться компонентом «В» через точки a, l, m и т.д., и в результате можно получить практически чистый компонент «А» (кубовый остаток).