ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамика н кинетика ректификации из "Ректификация разбавленных растворов" При небольшом масштабе производства нередко используются ректификационные установки периодического действия. В таких установках разделению (очистке) подвергается некоторое количество ( загрузка или партия ) исходного раствора с получением двух или большего числа фракций. По окончании процесса ректификации операция повторяется со следующей загрузкой и т. д. Поскольку в каждом сечении колонны составы фаз в течение одной операции непрерывно меняются, периодическая ректификация относится к нестационарным процессам. [c.62] Периодическую ректификацию можно проводить двояким образом а) при постоянном отборе, т. е. постоянном флегмовом числе (рис. П-6, а), когда дистиллат по ходу процесса постепенно становится беднее летучим компонентом (по этой причине дистиллат обычно делят на несколько различных по составу фракций, собирая в отдельные сборники) б) при постоянном составе дистиллата и переменном (сокращающемся) отборе, т. е. при возрастающем флегмовом числе (рис. П-6, б). На практике также используют промежуточный между этими двумя режим периодической ректификации, который состоит в том, что флегмовое число сохраняют постоянным в период отбора данной фракции (в определенном интервале состава) и далее повышают при переходе к отбору следующей фракции. [c.62] Принципиальная схема периодической ректификации с кубом (испарителем), являющимся одновременно загрузочной емкостью, изображена на рис. П-7. [c.62] Колонна периодического действия работает как концентрирующая по летучему компоненту, а роль исчерпывающей части выполняет куб колонны. Такая схема особенно удобна, если нужно отделить только более летучие примеси. Фракции, обогащенные летучими компонентами, отводятся из верхней части колонны, а очищенный продукт но окончании операции отводится из куба колонны в виде остатка. Концентрация примесей в отбираемых фракциях, зависящая от коэффициента разделения и эффективности ректификационной колонны, определяет потери и выход продукта. Для увеличения выхода промежуточные фракции дистиллата с пониженным содержанием примесей можно возвратить в цикл, добавляя к следующим партиям исходной загрузки. [c.64] Если при использовании этой схемы исходный материал надо освобождать как от легких, так и от тяжелых примесей, то после отбора загрязненных фракций ректификацию продолжают производят отбор чистого продукта в виде дистиллата, а в кубовом остатке концентрируются менее летучие примеси. [c.64] В ряде случаев более рациональной оказывается схема с головным резервуаром, изображенная на рис. П-8. Исходный раствор заливают в головной резервуар большого объема, расположенный так, чтобы жидкость из него самотеком поступала на орошение колонны. Испаритель (куб) имеет меньший объем, чем головной резервуар, и служит лишь для обращения потоков (жидкости в пар). Пары, выходящие из верхней части колонны, полностью конденсируются в дефлегматоре, и конденсат возвращается в головной резервуар. Отбор фракций, обогащенных тяжелым компонентом, производят снизу в жидкой или паровой фазе. Отбор в паровой фазе предпочтительнее в тех случаях, когда в сырье содержатся растворенные нелетучие примеси. Очевидно, что в процессе ректификации по такой схеме содержимое головного резервуара будет постепенно обедняться тяжелыми примесями. Прп этом колонна периодической ректификации работает как концентрирующая по тяжелому компоненту. [c.64] Наличие куба и головного резервуара позволяет в одной колонне производить очистку от летучих и менее летучих примесей. Например, как описано в [И, с. 46], исходный продукт помещают в куб и проводят процесс ректификации с отбором летучих примесей из верхней части колонны. После отгонки этих примесей содержимое куба переводят в головной резервуар и вновь проводят процесс ректификации, но уже с отбором менее летучих примесей из нижнего куба колонны. [c.64] Методика расчета нестационарной ректификации по схеме с головным резервуаром дана в работе [12]. Оригинальная схема с двумя средними кубами, расположенными между верхней и нижней секциями ректификационной колонны, описана в гл. V (рис. У-9). [c.64] Рассмотрим ход расчета процесса периодической ректификации, предположив, что загрузка в кубе велика по сравнению с количеством жидкости в колонне и последним можно пренебречь. [c.64] Уравнения (П-105) и (П-106) позволяют найти зависимость состава дистиллата и кубовой жидкости от соотношения количеств исходной смеси и остатка. [c.66] Аналогично производится вычисление без учета захвата в случае периодической ректификации при постоянном флегмовом числе (рис. П-8), исходя из уравнения рабочей линии (П-21). [c.66] Интегрирование уравнения (П-114) производят графическим методом. Вначале вычисляют флегмовое число В и ЧТСР (или ЧЕП) для условий конечного момента операции, т. е. приняв конечный состав кубового остатка Х . Затем, задаваясь рядом мепьших значений Е, Е и т. д., находят соответствующие величины состава кубовой жидкости X при известных ЧТСР (ЧЕП), а и хр. На основе полученных таким путем данных строят график подынтегральной функции Е )/(хр — х) и графическим интегрированием по (П-114) находят время операции т. [c.67] В статье [15] использован принцип максимума Понтрягина для оптимизации периодической ректификации (без учета задержки в колонне). Работа колонны в оптимальном режиме в рассмотренных случаях [15] дает выигрыш во времени операции от 1,6 до 5,7% по сравнению с ректификацией при постоянном составе дистиллата и 8,3—13,5% по сравнению с ректификацией при постоянном флегмовом числе. Ректификация при постоянном составе дистиллата дает выигрыш во времени по сравнению с режимом постоянства флегмового числа приблизительно на 8%. [c.68] Вернуться к основной статье