Rectificare - Marea Enciclopedie Sovietică - Enciclopedii și dicționare

Rectificarea (din rectificarea latină târzie - rectificarea, corectarea)

una dintre metodele de separare a amestecurilor lichide, pe baza distribuției diferite a componentelor amestecului între fazele lichide și vapori. Când R. vapori și lichidul curge se deplasează în direcții opuse (contra-curent), contactați în mod repetat reciproc într-un aparat special (fracționare), cu o parte din aburul care iese din aparatul (sau lichid) este returnat după condensare (vapori) sau evaporare ( pentru un lichid). O astfel de mișcare de contracție a fluxurilor de contact este însoțită de procese de schimb de căldură și transfer de masă, care la fiecare etapă a fluxului de contact (în limita) la o stare de echilibru; în timp ce fluxurile ascendente de abur sunt îmbogățite în mod continuu cu componente mai volatile, iar lichidul care curge este mai puțin volatil. La un cost de aceeași cantitate de căldură ca în distilare (A se vedea. Distilarea), R. permite o mai mare extracție și îmbogățirea componentei dorite sau grup de componente. Se utilizează pe scară largă atât la scară industrială, cât și la nivel preparativ și de laborator, adesea în combinație cu alte procese de separare, cum ar fi Absorbția, Extracția și Cristalizarea.







Conform legii lui Raoult (A se vedea. Legea lui Raoult) și legea lui Dalton, în condiții de concentrare echilibrului termodinamic al unei componente în i-lea pereche Ki în timp diferă de concentrația sa în fluid, cu coeficientul de distribuție Ki = ρ * j / p (unde ρ * j - elasticitatea vaporilor saturați ai componentei i, p - presiunea totală). Raportul dintre coeficientul de distribuție al oricăror două componente Ki și Kj este numit volatilitatea relativă și este notat cu αij. Cu cât sunt mai αij se deosebește de unitate, efectua mai ușor separarea acestor componente de R. In unele cazuri, se poate crește αij prin introducerea unui amestec separabil nou component (denumit agent de dizolvare), care formează cu unele componente ale azeotropului sistemului (A se vedea. Un amestec azeotrop ). În același scop, se introduce un solvent care se fierbe la o temperatură mult mai mare decât componentele amestecului inițial. Procesele corespunzătoare ale lui P sunt numite azeotropice sau extractive. Valoarea lui αij depinde de presiune: de regulă, pe măsură ce presiunea scade, crește aij. La presiuni reduse, vidul este deosebit de potrivit pentru separarea substanțelor instabile din punct de vedere termic.

Echipament de rectificare. Dispozitivele care servesc pentru R. - - constă din fracționare a coloanei reale în care realizează contactul în contracurent de vapori și lichide și dispozitive în care există o evaporare lichidă și condensarea vaporilor, - un cub și condensator de reflux. Coloana este un cilindru gol în poziție verticală, în interiorul căruia sunt instalate așa-numitele. plăci (dispozitive de contact de diferite modele) sau materiale plasate sub formă de bucăți - Duză. Un cub și un condensator de reflux sunt de obicei schimbătoare de căldură cu cochilii și tuburi (se utilizează, de asemenea, cuptoare tubulare și evaporatoare rotative).

Scopul plăcilor și duzelor este de a dezvolta o suprafață interfacială și de a îmbunătăți contactul dintre lichid și vapori. Plăcile sunt, de regulă, echipate cu un dispozitiv pentru curgerea lichidelor. Structurile celor trei tipuri de plăci de suprapunere sunt prezentate în Fig. 1 (a, b, c). Ca duză de coloane de rectificare, se utilizează de obicei inele cu un diametru exterior egal cu înălțimea lor. Cele mai frecvente sunt inelele Rashig (figura 2-1) și diferitele lor modificări (figurile 2 și 2-4).

Ca și în coloanele cu umplutură sau plăci din energia cinetică a aburului este folosită pentru a depăși rezistența hidraulică a dispozitivelor de contact și de a crea un sistem dinamic de vapori dispersat - un lichid cu o suprafață interfacială ridicată. Există, de asemenea, coloane de rectificare cu alimentarea cu energie mecanică, în care sistemul de dispersie este creat prin rotirea rotorului instalat de-a lungul axei coloanei. Mașinile rotative au o scădere înaltă a presiunii în înălțime, care este deosebit de importantă pentru coloanele de vid.

Cu titlu de distincție continuă și periodică R. În primul caz, amestecul de separare se alimentează continuu în coloana de distilare, iar coloana a fost retrasă în mod continuu de la două sau mai multe fracțiuni, unul îmbogățit și sărăcit alte componente. Diagrama fluxului unui aparat tipic pentru o coloană continuă P-completă este prezentată în Fig. 3. a. Coloana completă constă din 2 secțiuni - întărire (1) și exhaustivă (2). Amestecul inițial (de obicei la punctul de fierbere) este alimentat într-o coloană în care se amestecă cu așa-numitul. lichidul extras și curge de-a lungul dispozitivelor de contact (plăci sau duză) ale contra curentului de evacuare în raport cu debitul de abur în creștere. După ce a ajuns la fundul coloanei, un flux de lichid îmbogățit cu componente volatile puternic este introdus în cubul coloanei (3). Aici, lichidul se evaporă parțial ca urmare a încălzirii cu un purtător de căldură potrivit și aburul intră din nou în secțiunea de evacuare. Aburul care iese din această secțiune (așa-numitul abur de stripare) intră în secțiunea de întărire. Trecerea acestuia, îmbogățită cu componente ușor volatile ale aburului, intră în deghizatorul (4), unde de obicei este condensat complet de un agent frigorific adecvat. Lichidul rezultat este împărțit în 2 fluxuri: distilat și reflux. Distilatul este un flux de produs, iar refluxul ajunge la irigarea secțiunii de întărire, ale cărei dispozitive de contact sunt evacuate. O parte din lichid este îndepărtată din cubul coloanei sub forma așa-numitei. a fundului (de asemenea, fluxul de produs).







Raportul dintre cantitatea de reflux și cantitatea de distilat este notat cu R și se numește raportul de reflux. Acest număr este o caracteristică importantă a P. Cu cât este mai mare R., cu atât costurile de operare ale procesului sunt mai mari. Cheltuielile minim necesar de căldură și frig, asociat cu performanța unei anumite diviziuni a sarcinilor pot fi găsite prin utilizarea conceptului de raportul de reflux minim, care este prin calcul pe presupunerea că numărul de dispozitive de contact, sau înălțimea totală a duzei tinde la infinit.

Dacă amestecul inițial urmează să fie împărțit în mod continuu cu numărul de fracțiuni mai mari de două, atunci se utilizează o serie de conexiuni în serii sau în serie paralelă a coloanelor.

Pentru un P periodic (figura 3b), amestecul lichid inițial este încărcat simultan într-un cub al unei coloane, a cărui capacitate corespunde productivității dorite. Vaporii din cub intră în coloană și se ridică la dephlegmator, unde se condensează. În perioada inițială, tot condensul se întoarce în coloană, ceea ce corespunde așa-numitei. regim de irigare completă. Apoi, condensul este divizat în reflux și distilat. Ca selecție distilat (fie la un raport constant de reflux, sau variația acesteia) a primei coloane sunt componente volatile de ieșire ale moderat și apoi t. D. Fracția dorită (sau fracții) sunt selectate în colecția corespunzătoare. Operația este continuată până când amestecul inițial este complet prelucrat.

Baza pentru calculul coloanelor de distilare. R. din punct de vedere fizico-chimic este un proces complex de transfer de căldură și masă în contra-curent între fazele lichid și vapori în condiții de o situație hidrodinamică complicată. Această abordare a descrierii matematice a calculului procesului care se dezvoltă în legătură cu utilizarea computerelor electronice digitale (DSM).

Cu toate acestea, în examinarea cantitativă a funcționării coloanelor de distilare, se utilizează de obicei conceptul de placă teoretică. Sub acest dispozitiv de contact placă înțeles ipotetic în care este stabilit echilibrul termodinamic dintre părăsirea acestuia fluxurile de vapori și lichid, adică. E. Concentrația componentelor acestor fluxuri sunt conectate între un coeficient de distribuție. Orice coloană de distilare reală se poate asocia cu un număr de placă teoretic coloană particular, de intrare și ieșire fluxuri care atât amploarea și concentrațiile coincid cu coloana efectivă de curgere. Putem spune, de exemplu, că acest dispozitiv real este echivalent în eficiența sa cu o coloană cu cinci, șase și așa mai departe. plăcuțele teoretice. Continuând de aici, este posibil să se determine așa-numitul. eficiența coloanei ca raport între numărul de plăci teoretice corespunzătoare acestei coloane și numărul plăcilor instalate cu adevărat. Pentru coloanele atanșe, puteți determina cantitatea de HETP (înălțime echivalentă cu o placă teoretic) ca raportul dintre înălțimea patului ambalate la numărul de talere teoretice, care este echivalent în efectul său la separarea.

Conceptul de placă teoretică este asociat cu ideea fructuoasă de separare a parametrilor structurali și hidraulici de parametrii tehnologici, cum ar fi raportul fluxurilor și coeficientul de distribuție. Singura sarcina de calcul pauzele coloana de distilare, în același timp, în două simple, independente: a) calculul tehnologic, atunci când aveți nevoie pentru a determina care compuși vor fi obținute pe un număr fix de talere teoretice, sau să găsească, cât de mult să ia talere teoretice pentru a obține compoziția dorită a efluenților; b) calculul, atunci când este necesar să se stabilească câți oameni trebuie să ia plăci reale sau ce înălțime a duzelor ar trebui să realizeze numărul dorit de plăci teoretice. Matematic, prima sarcină (a) permite o formulare clară și reduce la rezolvarea unui sistem mare de ecuații algebrice neliniare (pentru coloanele care funcționează în mod continuu) sau la integrarea sistemelor de ecuații diferențiale ordinare (pentru coloanele periodice). În cazul unui amestec multicomponent, soluția este accesibilă numai prin intermediul unui computer. Utilizarea mașinilor permite, de asemenea, calcularea coloanelor complexe, a căror aplicare în practică a fost într-o anumită măsură inhibată de absența unor metode precise de calcul. La calculul hidraulic al (b) pot fi utilizate corelație fie direct empirică între valorile HETP și randamentul pe de o parte, și proiectarea plăcilor, tipul duzei și parametrii hidraulici (abur de încărcare specifică și lichid) - cealaltă, sau relații între HETP și eficiența cu parametrii kinetici și de difuzie (cum ar fi coeficientul de transfer de masă și difuzia eficientă).

Domeniul principal de aplicare industrială a R. - obținerea de fracții de hidrocarburi separate individuale din materii prime petroliere în industria de rafinare și petrochimice, prepararea oxidului de etilenă, acrilonitril, caprolactamă, alkylchlorosilanes - în industria chimică. R este utilizat pe scară largă în alte sectoare ale economiei :. metale neferoase, cocs, industria chimică din lemn-chimice, produse alimentare, farmaceutice și.

REFERINȚE Kasatkin, A. G. Principalele procese și aparate ale tehnologiei chimice, 8 ed. M. 1971; Aleksandrov IA Aparate de Rectificare și Absorbție, ed. M. 1971; Kogan VB Rectificarea azeotropică și extractivă, 2 ed. M. 1971; Olevsky VM Ruchinsky VR Rectificarea produselor instabile termic, M. 1972; Platonov, VM Bergo, BG, Separarea amestecurilor multicomponente. Calcularea și investigarea rectificării computerelor, M. 1965; Holland C. Rectificarea multicomponentă, trans. cu engleza. M. 1969; Krel E. Manual privind rectificarea de laborator, trans. cu el. M. 1960.

V. M. Platonov, G. G. Filippov.

Fig. 1. Plăcile de circuit cu un dispozitiv de preaplin: și - capacul (1 - baza cu un strat de lichid, 2 - duze pentru trecerea aburului; 3 - capace, 4, 5 - dispozitiv de preaplin); b - de elemente în formă de S (6); c - sită.

Fig. 2. Diferite tipuri de duze: 1 - Inele Raschig; 2 - inele spiralate; 3 inele cu o partiție; 4 - Inele Pal.

Fig. 3. Diagrame de flux ale coloanelor de distilare: a - rectificare continuă; b - rectificare periodică; 1 - secțiune de întărire; 2 - secțiune exhaustivă; 3 - cubul coloanei; 4 - un condensator de reflux.

Marea Enciclopedie Sovietică. - M. Enciclopedia sovietică 1969-1978







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: