Лабораторный практикум по курсу "Процессы и аппараты". Часть 2. Массообменные процессы. Николаев Г.И - 18 стр.

      8. В чем заключается недостаток процесса простой перегонки?
      9. В каких случаях целесообразно применять простую перегонку?

                               ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

                    ИСПЫТАНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

       Ректификация применяется для наиболее полного разделения летучих бинарных или
многокомпонентных смесей. Разделение жидкой смеси на Компоненты обусловлено тем, что
состав пара ун, образующегося над жидкостью, например состав хн, отличается от состава
                       этой смеси в условиях равновесного состояния фаз у>х (рис 4.1).
                              В ректификационных аппаратах многократно повторяется
                       простая перегонка, сопровождающаяся одновременным испарением
                       и конденсацией паров. При этом паровая фаза, многократно
                       взаимодействуя с жидкой, обогащается компонентами (или
                       компонентом) смеси, концентрация которых в паровой фазе пре-
                       вышает ее в жидкой фазе при равновесном состоянии. В то же время
                       жидкая фаза обогащается труднолетучими (или высококипящими) и
                       обедняется    легколетучими    (или    низкокипящими       –    ВК)
                       компонентами. Однократный контакт фаз, завершающийся
                       достижением фазового равновесия, называется ступенью изменения
  Рис.4. 1.            концентрации, или теоретической тарелкой.
  Диаграмма x – y             Ректификационная колонна, назначение которой заключается
                       в том, чтобы привести в тесный контакт жидкую и паровую фазы,
снабжена разнообразными контактными устройствами: тарелками разных типов, насадками
т.п. тарелочная колонна имеет определенное число перфорированных или колпачковых
тарелок, каждая из которых играет ту же роль, что и куб при простой перегонке. Пар,
полученный в кубе-кипятильнике, поднимается вверх и проходит через отверстия в первой
тарелке, соприкасается с находящейся на ней жидкостью и конденсируется. Так как у>х,
конденсат пара будет легколетучими компонентами.
       За счет теплоты конденсации пара (в 1кг пара содержится 2264 КВт тепла при
нормальных условиях) жидкость образует новый пар, более богатый низкокипящими
компонентами, который поднимается на следующую тарелку, где компенсируется и т.д.
Избыток жидкости на каждой тарелке стекает на нижележащую тарелку (контактный
элемент). В насадочных колоннах взаимодействие между жидкостью и паром происходит на
поверхности насадки (твердые инертные тела).
       Таким образом, во всей колонне протекает массообмен между жидкостью и паром
при их противотоке. Чтобы cоздать непрерывный ток жидкой фазы, колонну орошают
жидкостью, полученной в результате конденсации паров с верхней тарелки в
теплообменнике-дефлегматоре. Эту жидкость, а также протекающую с верхних контактных
элементов на нижние, называют флегмой.
       Для определения эффективности работы колонны – ее разделительной (укрепляющей)
способности – необходимо определить число ступеней изменения концентрации, т. е. число
теоретических тарелок (ЧТТ).
       Следует учитывать, что взаимодействие фаз на контактных устройствах происходит
за время, которое значительно меньше времени установления равновесия в системе жидкость
– пар.
       Следовательно, на ступенях контакта фазовое равновесие не достигается. Степень
отклонения системы от равновесия является движущей силой процесса, выражаемой как
разность равновесных и рабочих концентраций компонентов в паровой и жидкой фазах.
Число теоретических тарелок можно определить совместным решением уравнения рабочей
линии и линии равновесия, причем чаще всего для этой цели применяют графический метод,
используя диаграмму, х-у (х и у–состав соответственно жидкой и паровой фаз по
легколетучему компоненту, см. рис, верхняя часть).