ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизационные аппараты из "Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения Издание 2" В табл. 21 приведены основные характеристики выпарных и кристаллизационных аппаратов [59]. [c.140] Перегонка — это процесс разделения компонентов путем испарения с последующей конденсацией вещества. Перегонка является одним из наиболее распространенных физических методов разделения. Перегонка отличается от выпаривания, ибо при перегонке раствор разделяется на отдельные компоненты, при этом растворитель и растворенное вещество могут превращаться в пар и затем конденсироваться в соответствующих сборниках. Рассматриваемый процесс основан на том, что вещества, входящие в состав разделяемой смеси, при одной и той же температуре имеют различную упругость пара, т. е. различную летучесть. В результате перегонки достигается высококачественная очистка химических продуктов, что имеет важнейшее значение для промышленности сицтетических материалов, при полу-ченпн полупроводников и т. п. [c.141] В ряде случаев перегонка проводится в условиях вакуума. Применение вакуума особенно необходимо для получения в чистом виде некоторых органических соединений из природных растительных масел или нефти. Вакуумную перегонку широко применяют в нефтеперерабатывающей промышленности. Это связано главным образом с тем, что многие органические соединения при высоких температурах неустойчивы, и их можно подвергать перегонке только при низких температурах. [c.141] Основные способы перегонки 1) простая дистилляция 2) ректификация 3) молекулярная (высоковакуумная) дистилляция 4) возгонка или сублимация. [c.141] Простую дистилляцию применяют для разделения жидких смесей. Она производится в условиях кипения раствора. При кипении из раствора в первую очередь выделяются наиболее летучие, низкокипящие компоненты. Образующийся пар конденсируется, и конденсат (называемый дистиллятом) собирается в одном или нескольких последовательно соединенных сборниках. Дистиллят более обогащен низкокипящими компонентами, а остаток раствора более обогащен высококипящими, чем исходный продукт, т. е. раствор разделяется на отдельные фракции. Такую дистилляцию иногда называют прямоточной в отличие от ректификации, представляющей собой противоточную дистилляцию (образующийся конденсат течет навстречу пару). Дистилляцию под вакуумом обычно применяют для разделения смесей, содержащих труднолетучие вещества с примесями нелетучих веществ. [c.141] Молекулярная дистилляция в отличие от обычной дистилляции не связана с кипением раствора, а протекает в условиях испарения со свободной поверхности. Ее можно применять для жидкостей, которые не могут быть до ведены до кипения без опасности разложения. Молекулярную дистилляцию можно проводить только в условиях высокого вакуума (при давлении в аппарате ниже 10 мм рт. ст.), так как для ее проведения средняя длина свободного пробега молекул пара в газе должна быть соизмерима с расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации. Молекулярную дистилляцию чаще всего применяют для разделения веществ с низкой упругостью пара и большой массой (250—1200). В результате молекулярной дистилляции не получают совершенно чистый продукт в основном происходит разделение на отдельные фракции. [c.142] Возгонку, или сублимацию, применяют для очистки труднолетучих твердых продуктов с примесями нелетучих или трудно летучих веществ. Способ основан на способности веществ при определенных условиях переходить из твердого состояния непосредственно в пар, минуя жидкое состояние. [c.142] В процессе дистилляции содержание низкокипящих компонентов в жидкой фазе непрерывно падает, поэтому уменьшается их содержание и в паре. [c.142] Можно также получить фракции с переменным составом смеси путем частичной конденсации выделяющегося пара. Если проведем конденсацию последовательно в несколько приемов, то также получим фракции различного состава. [c.144] Простая дистилляция может сочетаться с процессом дефлегмации. При этом определенная часть пара, уходящего из перегонного куба, конденсируется и возвращается в виде конденсата обратно в куб. При частичной конденсации уходящего пара в нем в первую очередь сконденсируются высоко-кипящие менее летучие компоненты. Полученная в конденсаторе жидкость носит название флегмы. Конденсатор, в котором образуется флегма, обычно располагается непосредственно над перегонным кубом таким образом, чтобы флегма непрерывно возвращалась в перегонный куб. Этим достигается большее обогащение дистиллята летучим компонентом, т. е. более высокая степень разделения. [c.144] Если необходимо понизить температуру кипения раствора, то применяют дистилляцию с водяным паром. В перегонный куб через мелкие отверстия в стенках паровой рубашки вводят водяной пар, благодаря чему температура кипения смеси понижается. Наибольший эффект достигается при проведении процесса дистилляции с водяным паром в вакууме. При перегонке с водяным паром в вакууме уменьшается расход тепла, а также устраняется опасность разложения жидкости. Образовавшийся дистиллят содержит воду. Отделение его от воды легче всего произвести в случае, если исходная смесь не смешивается с водой (отстаиванием, центрифугированием и г. п.). Удобно также применять дистилляцию с водяным паром для отделения высокококипя-щих веществ от нелетучих растворимых примесей. В некоторых случаях целесообразно проводить дистилляцию не с водяным паром, а с инертными газами. [c.144] Термически нестойкие вещества перегоняют в условиях мягкого тем-норатурного воздействия с применением пленочной перегонки при давлениях пт 20 до 10 мм рт. ст. При пленочной перегонке, в отличие от перегонки пз куба, отпадает необходимость нагревать большие слои жидкости. [c.144] Установка фирмы Лейбольд для производства моноглицерида, работающая при давлениях от 1 до 10 мм рт. ст., состоит из двух ступеней обезга-живания (дегазации), двух глицериновых и двух моноглицеридовых ступеней, работающих параллельно. Нагревание производится дифенилом. Поверхность испарения дистилляционных колонн 12 м . Вакуум в ступенях дегазации создается паровым эжектором для откачки дистилляционных колонн применяют вакуумную систему, состоящую пз бустерного, двухроторного и газобалластного насосов. [c.145] На рис. 56 показана вакуумная дистилляционная установка фирмы Ульвак (Япония) для получения пластификаторов производительностью 12000 т продукта ежегодно. Дистилляция производится в аппаратах с падающей пленкой и отдельно расположенным конденсатором. [c.145] Если удается достичь многократного повторения простой дистилляции и частичной конденсации, то жидкая смесь может быть полностью разделена на составляющие ее компоненты. Такой процесс носит название ректификации, а аппараты для его осуществления называют ректификационными колоннами. При дистилляции молекулы, отрывающиеся с поверхности испарения, сохраняют одно и то же направление движения до. достижения поверхности конденсации. Ректификация же основана на том, что поток жидкости направляется навстречу поднимающемуся потоку пара. В колонне поток жидкости (конденсата) стекает сверху вниз навстречу потоку пара, а пар проходит снизу вверх. При соприкосновении жидкости и пара часть пара конденсируется при соприкосновении с более холодной жидкостью. Теплота, выделившаяся при конденсации, расходуется на частичное испарение жидкости. Испаряется в первую очередь низкокипящий компонент, а конденсируется в первую очередь высококипящий, поэтому в результате многократных встреч жидкости и пара по высоте колонны пар все время обогащается низкокипящими, а жидкость— высококипящими компонентами. [c.146] Таким образом, основным условием проведения ректификации является отсутствие равновесия между фазами на всем пути движения. По мере продвижения по колонне происходит массообмен между жидкой и паровой фазой. В верхней части колонны непрерывно получается пар, который после конденсации дает готовый продукт — дистиллят из нижней части колонны вытекает менее летучий компонент — кубовой остаток. Конечным продуктом перегонки может быть не только дистиллят, но и, кубовой остаток. Чтобы получить на выходе из колонны пар, содержащий в чистом виде низкокипящий компонент, необходимо, чтобы жидкость, соприкасающаяся с паром на выходе из аппарата, мало отличалась по составу от пара. [c.146] Для разделения термически нестойких веществ применяют вакуумную ректификацию при давлении ниже 760 и до 0,5 мм рт. ст. Например, ректификация сырой смеси фенолов проводится при давлении 20—60 мм рт. ст., ректификация синтетических жирных кислот— при давлении 1—20 мм рт. ст. Если нет опасности разложения веществ, но температуры кицения их очень высоки, то также целесообразно применять вакуумную ректификацию, чтобы исключить чрезмерный нагрев аппаратуры (например, при ректификации эфирных масел. В некоторых случаях применением вакуума можно достичь благоприятных для процесса равновесных условий. Некоторые вещества при низких давлениях не образуют азеотропьых смесей, которые получаются при атмосферном давлении. Например, смесь этиловый спирт—вода при 70 мм рт. ст. не образует азеотропа, и вакуумная ректификация при этом давлении приводит к получению чистого спирта. Применение вакуума требуется также, если возможна коррозия при высоких температурах и в других случаях. [c.146] В колоннах, работающих под вакуумом, при прочих равных условиях скорость паров можно значительно понизить и принять 0,8—3 м/с. [c.146] Ректификация может быть непрерывной или периодической. При периодической ректификации жидкость заливают в куб, доводят до кипения и подают образующийся пар в ректификационную колонну. Ректификацию ведут до тех пор, пока не получат в кубе жидкость заданного состава. [c.146] Вернуться к основной статье