Ректификация бинарных смесей с применением разделяющего компонента и без такового.

Для разделения смесей, состоящих из компонентов с близкими температурами кипения и характеризующимися небольшим значением коэффициента относительной летучести, требуется большое число тарелок в колонне, что провоцирует увеличение капитальных затрат. При разделении таких смесей велики будут и флегмовые числа, что увеличивает эксплуатационные затраты.

Если смесь образует азеотроп, то ее разделение на практически чистые компоненты методом обычной ректификации становится невозможным (возможно лишь получение одного из компонентов и смеси, близкой по составу к составу азеотропа).

В обоих случаях необходимо использовать специальные методы ректификации:

1) экстрактивная ректификация;

2) разделение в комплексе колонн, работающих под разными давлениями;

Пусть необходимо разделить трудноразделимую бинарную смесь с относительной летучестью близкой к 1 на фракции близкие по составу к НКК и ВКК. К такой смеси добавляют третий компонент с низкой летучестью (высокой температурой кипения), который избирательно растворяет компонент В исходной смеси и мало растворяет компонент А. Таким образом введение третьего компонента заметно понижает упругость паров растворяемого компонента В, увеличивая тем самым коэффициент относительной летучести разделяемой смеси: . Дополнительный компонент носит название – “экстрагирующего агента”. На рисунке 6 представлена принципиальная схема экстрактивной ректификации. Согласно схеме компонент С подается на верхнюю тарелку колонны 1 и вместе с флегмой стекает вниз по колонне. Растворяя в себе компонент В, экстрагирующий агент С понижает упругость его паров и способствует разделению А и В. Верхний продукт колонны 1 представляет собой фракцию обогащенную компонентом А, а нижний продукт – смесь В + С. Насосом 3 эта смесь подается в колонну 2, где получают фракцию обогащенную компонентом В (верхний продукт) и фракцию обогащенную компонентом С (нижний продукт). Экстрагирующий агент С насосом 4 подают в колонну 1, замыкая цикл по компоненту С.

Результатом работы по такой схеме является разделение исходной смеси на фракции с преимущественным содержанием компонентов А и В. Потери экстрагирующего компонента С восполняются потоком (показано штриховой линией). Линия равновесия бинарной смеси А + В без добавления экстрагирующего компонента С представлена на рис. 7а). Видно, что линия равновесия близко расположена к диагонали, т.е. коэффициент относительной летучести чуть больше единицы, а поэтому для разделения такой смеси требуется значительное число теоретических тарелок.

Линия равновесия той же бинарной смеси при наличии экстрагирующего компонента значительно удалена от диагонали (см. рис.7 b). Коэффициент относительной летучести значительно возрос с добавлением экстрагента. По этой причине резко сокращается потребное количество теоретических тарелок для разделения смеси компонентов А и В. На линии равновесия наблюдается скачок концентраций в паровой фазе, который обусловлен изменением концентрации экстрагента в жидкости в месте подачи исходной жидкости.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: