технол лек 1. Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов
 Скачать 11.39 Mb.
|
|
500 400 209460 ? = q ккал/кг испаренной влаги. Поверхность нагрева сублиматора рассчитывается по формуле (Принимаем, что излучающая поверхность плит равна поверхности противней (F 1 + F 2 ); степень черноты для плиты – ? 1 = 0,96 и степень черноты для рыбы – ? 2 = 0,9. 6. Приведенная степень черноты для данной системы 0 1 1 1 1 2 1 ?? = ? ? + ? = ? 7. Поверхность нагрева сублиматора прим. Необходимая площадь загрузки рыбы 8 , 4 508 1 1 2 = = ? = G G F м 9. Количество сублиматоров 3 , 6 8 , 16 106 ? = = n 5 1 По расчету поверхность нагрева плит сублиматора F 1 = 95 м 2 получилась меньше поверхности противней F 2 = 106 м, на которые может быть уложена эта рыба. Увеличивая поверхность плит, можно снизить их температуру и изменить тепловой режим в достаточно широких пределах. Количество воды, подаваемой в греющие плиты 4640 5 23200 = = = ?? = Q G м 3 /ч. Пример 19.2. Определить поверхность конденсатора и продолжительность оттаивания льда в нем с помощью паров аммиака для сублимационной сушилки, приведенной в примере 19.1, при следующих дополнительных условиях. Для непрерывной работы сублиматоров устанавливаются четыре конденсатора, из которых в период самозамораживания работают три, а в период сублимации – два один конденсатор во всех случаях находится на оттаивании, а другой может быть в резерве. Конденсаторы – трубчатые. Диаметр трубок – d = 50/51 мм. В качестве охлаждающей жидкости применяется аммиачный раствор. Температура испаряющегося аммиака – 23 ? a ? = t о С, а конденсирующегося 30 ? a + = t о С. Температура трубок со стороны испаряющегося аммиака 20 0 ? = t о С. Температура конденсирующегося насыщенного пара при p = 1,55 мм рт.ст. t c = –12 о С или с = 261 К. Температура льда, образующегося на стенках трубки, t л = –18 о или л К. Начальная и конечная температуры стенок трубок в период таяния льда 20 0 ? = = ?? t °C; о. Температура воды, образующейся после таяния льда, t л = + 5 о С. Решение: 1. Количество тепла, отводимое конденсатором по уравнению (19.83): ( ) [ ] ????/?. 38000 18 15 4 0 55 80 600 55 ? ? ? ?? ?? ?? ? = ? ? ? ? + + ? = = ? ? + + = , ) ( ) t t ( C W ) r В период самозамораживания, когда выделяется максимальное количество влаги, работают три конденсатора-замораживателя. 2. Количество паров влаги, поступающей в каждый конденсатор 3 55 3 ?? ?? ? = = ? W W кг/ч. 3. Теплосъем с каждого конденсатора 3 38000 3 ? ? ? = = ? Q Q ккал/ч. 4. Коэффициент теплоотдачи от паровоздушной замерзающей смеси к поверхности льда по формуле (19.88): ????) ? ????/(? 2 1 1 6 2 1 1 c ? c 1 31 261 255 261 3600 81 9 10 2 1 46 0 10 2 75 2 3600 75 2 ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = = ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? µ ? ? ? ? = ? ? ? ? ? , , , , , , T T T g здесь 46 , 0 40 33 , 18 ?? = = ? = ? F W q ккал/(м 2 •ч). В формуле (19.88) ? ? µ из-за отсутствия данных взяты при температуре 100 о С и при давлении 1 атм. Коэффициент теплоотдачи от стенок к испаряющемуся аммиаку по формуле (19.87): 5 1 4 ( ) ( ) [ ] ????), ? ????/(? 2 7 0 7 0 0 2 200 276 20 007 0 1 2 4 007 0 1 2 4 ? ? = ? ? ? + ? = = ? + ? = ? , , , , q здесь 320 ? = = F Q q ккал/(м 2 •ч). 6. Коэффициент теплопередачи конденсатора по формуле (19.86): 5 , 26 200 1 935 , 1 006 , 0 39 003 , 0 31 1 1 = + + + = K ккал/(м 2 •ч•град), здесь л – толщина льда, принятая равной 6 мм; ? л – теплопроводность льда, равная 1,935 ккал/(м•ч•град); ? ст – теплопроводность стенки, равная 39,0 ккал/(м•ч•град). 7. Средняя разность температур) ( ) 11 23 12 ? ? ? = ? ? ? = ? = ? t С. Поверхность нагрева конденсатора 11 5 , 26 12700 ? = ? = ? ? ? = t K Q F м 2 , что близко к принятым ранее значениям. Количество тепла, необходимое для оттаивания льда по формуле ) [ ] ( ) [ ] ???? 30200 20 10 11 0 3000 18 5 52 0 220 80 220 ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 = ? ? ? ? + ? ? ? ? + + ? = ?? ? ??? ? + ? ? + ? = , , ? G t t ? G r G Q здесь 220 920 006 , 0 40 ? ? ? = ? ? = ? ? ? ? = F G кг. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующихся паров аммиака к стенкам трубы по формуле (19.92): 5500 4500 10 18 21 4 , 0 2 595 6 , 273 177 , 1 177 , 1 3 6 3 2 3 3 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? = ? µ ? ? ? ? ? = ? ? F q r ккал/(м 2 •ч•град). 11. Коэффициент теплопередачи от конденсирующихся паров аммиака к тающему льду по уравнению (19.91): 260 94 , 1 006 , 0 30 003 , 0 5500 1 1 1 1 ? ? ?? ?? 1 = + + = ? ? + ? ? + ? = K ккал/(м 2 •ч•град). При температуре конденсирующихся паров аммиака Си температуре тающего льда t л = 0 С разность температур – ?t = 30 – 0 = = С. Время оттаивания льда 30 46 260 30200 ? 1 0 = ? ? = ? ? ? = ? t F K Q ч или 6 мин. Список литературы. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М Химия, 1971. С. 616 – 669. 2. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. МЛ Госэнергоиздат, 1963. 320 с. Лыков А.В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. М.: Пищепромиздат, 1956. 5 1 5 4. Новикова Л.С., Шевченко Ю.Е., Чернов НЕ. Определение эвтектических температур растворов термолабильных препаратов //Хим. фарм. журн. 1977. № 11. С. 100 – 102. 5 . Лыко в А . В . , Грязно в А . А . Молекулярная сушка. М . : Пищепромиздат, 1956. 6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л Химия, С. 402 – 440. 7. Муравьев И.А. Технология лекарств. Изд е, перераб. и доп. Т.1. М.: Медицина, 1980. С. 112 – 126. 8. Лебедев П.Д. Сушка инфракрасными лучами. М Госэнергоиздат, 1955. 9. Голубев Л.Г., Сажин Б.С., Валашек ЕР. Сушка в химико- фармацевтической промышленности. М Медицина, 1978. 272 с 5 1 Глава 20. ПЕРЕГОНКА. Общие сведения Процесс перегонки применяется для разделения смеси двух или большего числа летучих жидких компонентов. Разделение основано на различной летучести компонентов. Различие в летучести является следствием различной упругости паров компонентов смеси при одной и той же температуре. Чем больше упругость паров компонента, тем более он летучи в большем относительном количестве переходит в паровую фазу. При перегонке разделяемые компоненты летучи, поэтому все они в той или иной мере переходят из жидкой фазы в парообразную. Однако вследствие различной летучести они переходят в паровую фазу в других процентных соотношениях, чем компоненты в жидкой фазе. Поэтому паровая фаза богаче более летучим компонентом, чем жидкая фаза. В простейшем случае исходная смесь бинарна, те. состоит из двух компонентов. Получаемый при ее перегонке пар содержит относительно большее количество легколетучего, или низкокипящего, компонента (НК), чем исходная смесь. Следовательно, в процессе перегонки жидкая фаза обедняется, а паровая фаза обогащается НК. Неиспарившаяся жидкость, естественно, имеет состав, более богатый труднолетучим, или высококипящим, компонентом (ВК). Эта жидкость называется остатком, а жидкость, полученная в результате конденсации паров, – дистиллятом или ректификатом. Различают следующие виды перегонки 1) простая) ректификация. Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. При процессе простой перегонки нельзя получить чистые компоненты разделяемой смеси. Поэтому ее обычно используют лишь для предварительного грубого разделения жидких, а также для очистки сложных смесей от нежелательных примесей. Метод, позволяющий получить более или менее чистые компоненты, осуществляется в многократной перегонке – ректификации. Процесс ректификации осуществляется в колонном контактном аппарате. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК, которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК, обогащая жидкость. Такой двухсторонний обмен компонентами, повторяемый многократно, позволяет получить в конечном счете пары (почти чистый НК), а при конденсации в теплообменнике, имеющем специфическое название – дефлегматор, – жидкость дистиллят и флегму. Флегму направляют обратно в колонный аппарат для взаимодействия с паровым потоком, поднимающимся из кубовой части аппарата 5 1 Поднимающиеся по колонне пары получают путем частичного испарения внизу колонны остатка – жидкость, обогащенную ВК. 20.2. Равновесие в системе жидкость – пар Основа теории и расчета процесса перегонки – учение о фазовом равновесии. В процессе перегонки имеется двухфазная система, состоящая из паровой и жидкой фаз. Основным законом, управляющим системами, находящимися в равновесии, является правило фаз, выведенное Д.В. Гиббсом. В перегонке к внешним факторам, которые влияют на равновесие, относятся температура t и давление Р. Согласно правилу фаз, число степеней свободы С равно числу независимых компонентов К минус число фаз Ф плюс С К – Ф + 2. (Для бинарной системы К, и если между ними не происходит химического превращения, то при наличии двух фаз (жидкой и паровой, те. Ф=2): С=2–2+2=2. Следовательно, из четырех независимых параметров, полностью определяющих состояние системы (температуры t, давления Р и концентраций НК в жидкой фазе – х, в паровой – y), можно произвольно выбрать любые два. При этом определятся значения двух других, которые уже не могут быть произвольными. Жидкие смеси в зависимости от растворимости компонентов разделяются следующим образом смеси с неограниченной взаимной растворимостью. Такие смеси имеют широкий диапазон использования и разделяются непосредственно перегонкой смеси взаимно нерастворимых компонентов. Разделение таких систем производится путем отстаивания или центрифугирования, т.е. способами, основанными на разной плотности веществ смеси с ограниченно растворимыми друг в друге компонентами. Указанные системы разделяются экстракцией (см. гл. Смеси с неограниченной взаимной растворимостью Смеси жидкостей, смешивающиеся при любых соотношениях компонентов, делятся на растворы идеальные и реальные. Идеальный раствор – понятие гипотетическое. Однако к свойствам идеального раствора приближаются многие реальные системы бензол–толуол, Н-гептан, метиловый спирт – этиловый спирт, метан–этан, азот–окись углерода и др. Идеальным раствором называется такой раствор, в котором линия, выражающая зависимость общего давления при постоянной температуре от состава жидкой фазы, является прямой. Идеальные растворы подчиняются законам Рауля и Дальтона. 5 1 Согласно закону Рауля, парциальное давление каждого компонента в паре р i пропорционально мольной доле x этого компонента в жидкости. Коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара Р данного компонента приданной температуре: р i = Р х . (Для бинарной смеси, состоящей из компонентов Аи В, где А низкокипящий компонент, по закону Рауля: р А = Р А х А и р В = Р В х В Р – х А ). (Согласно закону Дальтона, общее давление пара над раствором Р равно сумме парциальных давлений его компонентов: Р = р А + р В = Р А х А + Р В (1– х А ). (Решая полученное уравнение, получим. (Вместе с этим, согласно закону Дальтона, парциальное давление Р i данного компонента пропорционально его мольной доле y i в паре, те. для низкокипящего компонента – р А = Р•y А (20.6) и с учетом (20.3) A A A x P P y = . (При известных значениях Р А и Р В в пределах температур кипения низкокипящего и высококипящего компонентов по уравнению (20.5) можно найти значения А, а по выражению) – значения равновесного пара А. При Р равновесную зависимость можно представить в координатах t–x, t–y или Графики t–y и t–x можно совместить (рис. построенная на основе диаграммы t–x, y. Кривая зависимости y * =f(x) при подстановке в (20.7) выражения (20.4) отвечает уравнению x P P P x P x P x P x P y B A B A B A A ) ( ) 1 ( ? + = ? + = . (20.8) Рис. 20.1. Диаграммах, Нижняя ветвь на диаграмме t–x, y будет соответствовать температурам кипения жидкой смеси, верхняя температурам конденсации паровой фазы. Располагая этой диаграммой, можно по составу жидкой фазы x 1 , x 2 , x 3 , ... найти равновесный ей состав пара y 1 * , y 2 * , y 3 * , ... и температуру в системе t 1 , t 2 , t 3 , Для анализа процессов перегонки более удобна диаграмма y–x (рис. 20.2), 5 1 9 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 x те. приближается к диагонали квадрата (пунктир на рис. Реальные жидкие смеси с полной взаимной растворимостью компонентов не следуют закону Рауля. Отклонения от закона, связанные с изменением объема при смешении компонентов, ведут к повышению общего давления над реальным раствором по сравнению с давлением над идеальным раствором. На диаграмме равновесия y–x линии равновесия будут проходить выше или ниже линии равновесия для идеального раствора. Когда линия равновесия проходит выше линии равновесия идеальной системы, отклонения от закона Рауля называются положительными, в противном случае – отрицательными. Для расчета парциальных давлений компонентов выводят коэффициент активности ?, равный отношению активности компонента раствора к его концентрации: Р А = Р А х А ? А , Р В = Р В (1– х А ) ? В (20.10) Для идеальных смесей кривая равновесия может быть рассчитана только по известным коэффициентам активности, определение которых затруднительно. Поэтому диаграммы y–x для реальных растворов строятся, как правило, на основе опытных данных. Отклонения от закона Рауля, связанные с изменением активности молекул в растворе, обусловленным химическим взаимодействием между ними, диссоциацией, гидратацией и др., приводят к качественно новым свойствам смесей. На диаграмме y –x это изобразится пересечением линии равновесия с диагональю квадрата, что означает состав равновесного пара над смесью равен составу жидкости (y = x), те. паровая фаза при кипении не обогащается низкокипящим компонентом. Системы с составом, отвечающие пересечению линии равновесия с диагональю, называются азеотропными, приданном давлении они не могут быть разделены перегонкой на составляющие ее компоненты. Азеотропные смеси можно разделить путем изменения давления при перегонке или экстракцией. С учетом отношения Р А /Р В = ?, называемое относительной летучестью компонента А по отношению к В, получим x x y ) 1 ( 1 + ? + ? = . (Следует отметить, что изменение давления существенно влияет на положение равновесной зависимости При увеличении давления кривая равновесия становится менее выпуклой, Рис. 20.2. Диаграмма ух 5 2 0 20.3. Простая перегонка Простую перегонку проводят, как правило, периодическим способом. Разделяемую смесь нагревают до температуры кипения. При этом пары, обогащенные НК, конденсируют в теплообменнике – дефлегматоре. При простой перегонке содержание НК в кубовой жидкости уменьшается, что влечет за собой изменение во времени состава дистиллята. Для составления материального баланса простой перегонки примем, что в некоторый момент количество жидкости в аппарате равно L, а ее состав – x. За бесконечно малый промежуток времени количество жидкости и состав ее меняются и составляют соответственно (L–dL) и (x–dx). Количество образующегося за указанный промежуток времени пара равно уменьшению количества жидкости в аппарате dL, а его состав является равновесным с Тогда материальный баланс по НК выразится уравнением (Раскрывая скобки и пренебрегая членом dLdx, представляющим собой произведение двух бесконечно малых величин, после разделения переменных получим В начальный момент перегонки количество жидкости в аппарате равно количеству исходной смеси F (состава x F ), а в конечный момент – количеству остатка W (состава x W ). Таким образом, пределы интегрирования для левой части будут F и для правой части – x F и x W : dL L dx y x W F x Выполнив интегрирование, найдем y x x x W F = ? ? . (Интеграл в правой части уравнения (20.11) определяется графически. С этой целью для ряда значений x в пределах и x W находят из диаграммы равновесия y * –x равновесные значения y * . Затем строят зависимость ( ) x y ? * 1 от x и по размеру площади под кривой, ограниченной абсциссами x F и x W , определяют величину интеграла. При известном количестве загрузки F и ее состава x F , задаваясь истощением НК в остатке до x W , по (20.11) определяют количество остатка Как указывалось ранее, состав дистиллята вовремя перегонки изменяется во времени. Поэтому средний состав дистиллята x P ср 5 2 найдем из составления материального баланса по НК по окончании процесса перегонки +(F–W) x P ср , откуда W F Wx Fx x W F P ? ? = ?? . (Расчет простой перегонки проводится с целью определения момента завершения процесса, когда достигается) либо заданный состав НК в остатке) либо требуемый средний состав дистиллята. Простая перегонка может быть организована различным способом. Фракционная перегонка Простая перегонка, проводимая с получением конечного продукта разного состава, называется фракционной. Фракционную перегонку проводят в аппаратах периодического действия (рис. Исходную смесь загружают в перегонный куб, снабженный змеевиком для обогрева, и доводят доки- пения. Образованные пары конденсируются в конденсаторе и поступают в смотровой фонарь, где анализируется состав дистиллята. Фракции дистиллята поступают в разные сборники. По окончании процесса остаток сливают из куба, после чего в него вновь загружают разделяемую смесь. Простая перегонка с дефлегмацией Чтобы улучшить разделение смеси, простую перегонку комбинируют с противоточной дефлегмацией (рис. Эффект улучшения разделения заключается в том, что пары, поступающие в дефлегматор, частично конденсируются. Причем конденсируется преимущественно ВК, обогащая тем самым пары НК. Получаемый конденсат (флегма) сливается в куба пары – в конденсатора затем полученная жидкость дистиллят – в сборники. Рис. 20.3. Схема установки для фракционной перегонки – перегонный куб 2 – конден- сатор-холодильник; 3 – смотровой фонарь 4,5,6 – сборники фракций дистиллята Рис.20.4. Схема установки для простой перегонки с дефлегмацией: 1 – перегонный куб 2 – дефлегматор конденсатор-холо- дильник; 4,5,6 – сборники – штуцер для удаления остатка 8 – смотровой фонарь 5 2 Перегонка с водяным паром Процесс перегонки с водяным паром основан на пропускании через слой исходной жидкости насыщенного или перегретого водяного пара. В результате соприкосновения пузырьков пара с этой жидкостью происходит диффузия молекул вещества в парте. частичное испарение летучего компонента жидкости в водяной пар. Смесь водяного пара и летучего компонента подвергается конденсации и охлаждению. Если этот компонент в жидком. Ректификация Процессы однократного испарения или конденсации приводят к образованию фаз – паровой, более богатой летучими компонентами, и жидкой, менее богатой летучими компонентами, чем исходная смесь. В томи другом случаях разделить жидкость или пары на чистые компоненты не удается. Процессы многократного испарения и конденсации дают возможность выделить в пределе чистые ВК и НК. Сущность процесса многократного испарения и конденсации можно проследить с помощью t–x, y диаграммы (рис. При нагреве исходной смеси состава x 1 до температуры кипения получим находящийся в равновесии с жидкостью пар (точка b). Отбор и конденсация этого пара позволит получить жидкость с большим содержанием НК, чем в исходной. При испарении над жидкостью образуется пар (точка d). Проводя последовательно ряд таких процессов испарения жидкости и состоянии практически не растворяется в холодной воде, то конденсат разделяется на два слоя, которые легко отделяются друг от друга (рис. Процесс перегонки с водяным паром целесообразен только в случае обязательного выделения из относительно нелетучей среды летучих компонентов, не смешивающихся с водой при нормальной температуре. Достоинством процесса является снижение температуры кипения исходной жидкости, те. возможность перегонки при температурах ниже нормальной температуры кипения перегоняемой жидкости. Это имеет очень большое значение для жидкостей, легко разлагающихся при повышенных температурах. Рис.20.5.Схема установки для перегонки с водяным паром – куб с паровой рубашкой – барботер для острого пара – конденсатор-холодильник; 4 – смотровой фонарь 5 – сепаратор сборник продукта 5 2 конденсации паров, можно получить в итоге жидкость, представляющую собой практически чистый НК. Однако выход этой жидкости будет мал по отношению к ее количеству в исходной смеси. Кроме того, установки, в которых проводят многократное испарение и конденсацию, отличаются громоздкостью и большими потерями тепла в окружающую среду 1 x 3 t a 1 t t e x, y 2 3 x 4 x f d b c тарелками или насадкой. В таких аппаратах навстречу стекающей жидкости поднимается поток паров, а контактирование происходит на каждом устройстве. Массообмен и теплообмен между парами и жидкостью на каждой ступени контактирования могут происходить лишь при отсутствии равновесия между парами и жидкостью. Следовательно, температура паров, поступающих на данную ступень, должна быть выше, чем температура жидкости. После контакта паров и жидкости на каждой ступени в пределе должно наступать равновесие, те. выравнивание температур паровой и жидкой фаз. Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях атмосферном, вакуумном, а также под давлением. Непрерывнодействующие установки На рис. 20.7 представлена принципиальная схема непрерывно- действующей ректификационной установки. Основным элементом установки является ректификационная колонна 1, имеющая цилиндрический корпус, внутри которого установлены контактные устройства для взаимодействия поднимающегося пара истекающей сверху вниз жидкости. Восходящий поток пара создается наличием кипятильника (выносного или встроенного) в нижней части аппарата. Поднимаясь вверх, пар контактирует с менее нагретой жидкостью, происходит конденсация из пара преимущественно ВК, а из жидкости испаряется НК. Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых в более компактных аппаратах – ректификационных колоннах. Для осуществления процесса ректификации необходимы наличие двух встречных потоков – паров и жидкости и их тесный контакт при помощи тех или иных устройств. Наиболее распространено контактиро- вание в аппаратах, разделенных насек- ции горизонтальными перегородками– Рис. 20.6. Сущность процесса многократного испарения и конденсации 5 2 Рис. 20.7. Схема непрерывнодействующей ректификационной установки – ректификационная колонна (а – укрепляющая и б – исчерпывающая части – кипятильник 3 – дефлегматор 4 – делитель флегмы 5 – подогреватель исходной смеси 6 – холодильник дистиллята (или холодильник-конденсатор); 7 – холодильник остатка (или нижнего продукта 8, 9 – сборники 10 – насосы Таким образом, пар, представляющий собой на выходе из кипятильника почти чистый ВК, по мере движения вверх все более обогащается НК и покидает колонну в виде почти чистого НК. Пары конденсируются в теплообменнике – дефлегматоре охлаждающей водой. Полученная жидкость разделяется на два потока дистиллят и флегму. Последний направляется обратно в колонну для организации нисходящего потока жидкости. На определенном расстоянии по высоте колонны на так называемую питающую тарелку подается исходная жидкость, которую обычно нагревают в подогревателе – теплообменнике до температуры кипения. Ввод исходной жидкости делит колонну на две части, которые имеют разное назначение нижняя часть, в которой необходимо максимально удалить из жидкости НК, чтобы в куб колонны стекала жидкость, близкая по составу к чистому ВК, называется исчерпывающей, а верхняя, где должно быть обеспечено возможно большее содержание (укрепление) НК в паре, – укрепляющей. Периодически действующие установки Ректификационные колонны периодического действия, как правило, используют для разделения небольшого количества жидкой смеси. Принципиальная схема аппарата, работающего в периодическом действии, показана на рис. Исходную смесь загружают в куб колонны, где она нагревается до кипения. Образующиеся пары при испарении поднимаются по колонне, обогащаясь НК. Стекающая сверху вниз флегма, образованная при конденсации пара в дефлегматоре, обогащается 5 2 5 ???? 1 2 4 5 3 6 6 рованного пара испаряет 1 киломоль жидкости, вследствие чего количество поднимающегося пара истекающей жидкости (в киломолях) не изменяется по высоте, а изменяется их состав. Исходная жидкость подается в колонну подогретой до температуры кипения, следовательно, в колонне не расходуется тепло на нагревание смеси. При конденсации пара в дефлегматоре не происходит изменение его состава, значит, состав пара аналогичен составу дистиллята. При испарении жидкости в кубе не происходит изменение ее состава, следовательно, состав образовавшегося пара аналогичен составу остатка. Материальный баланс Рассмотрим ректификационную колонну непрерывного действия, снабженную дефлегматором, в котором конденсируется весь пар, выходящий из колонны (рис. В эту колонну подается в единицу времени F молей исходной двухкомпонентной жидкости, обычно подогретой до температуры кипения, в которой содержание легколетучего компонента выражается x F мольными долями. Из дефлегматора отбирается P молей дистиллята состава x P , а из куба уходит W молей нижнего продукта состава Общий материальный баланс процесса выражается уравнением (Материальный баланс, составленный по легколетучему компоненту, имеет вид =P•x P +W •x W (20.14) ВК. Таким образом, периодически действующую колонну можно рассматривать как укрепляющую часть непрерывной ректификационной колонны. О завершении процесса судят по достижении заданного состава в кубе. Практически содержание НК в кубовой жидкости однозначно определяют по температуре кипения. Непрерывная ректификация При проведении расчетов непрерывной ректификации принимают следующие допущения. Молярные теплоты испарения обоих компонентов одинаковы, поэтому каждый киломоль сконденси- Рис. 20.8. Схема периодически действующей установки – куб 2 – ректификационная колонна 3 – дефлегматор – делитель флегмы – холодильники 6 – сборники дистиллята 5 2 6 20.5.2. Уравнения рабочих линий Укрепляющая часть. Для получения уравнения воспользуемся общим для всех массообменных процессов уравнением рабочей линии (15.5): ???? ???? 1 2 G, x = x = x G P P, x P |