Тема Экстрактивная и азеотропная ректификация Разделение компонентов

Тема: Экстрактивная и азеотропная ректификация

Разделение компонентов с близкими температурами кипения, относительная летучесть. . . которых близки к 1, сопряжено со значительными трудностями. Предельным случаем близко кипящих смесей является нераздельно кипящие или азеотропные смеси, для которых α=1. Чтобы разделить эти смеси нужно значительно изменять давление, что связано с усложнением и удорожанием установки или молекулярной дистилляцией, тоже довольно дорогим методом. В ряде случаев более эффективны такие методы разделения азеотропньгх смесей, которые основаны на введении в разделяемую смесь добавочного компонента, так называемого разделяющего агента, обладающего избирательным действием. При добавлении летучесть и коэффициент активности для низкокипящего компонента возрастает значительно больше, чем для ВКК, что и облегчает разделение смеси.

Применяя различные разделяющие агенты и подбирая их концентрацию, можно изменять в широких пределах относительные летучести компонентов исходной смеси и соответственно распределение ее компонентов между жидкостью и паром. Проведение процессов ректификации в присутствии разделяющих агентов является общим признаком методов экстрактивной и азеотропной ректификации. Вместе с тем эти методы существенно отличаются друг от друга. При азеотропной ректификации разделяющий агент образует азеотропную смесь с одним или несколькими компонентами исходной смеси, в виде которой он отгоняется из ректификационной колонны в качестве дистиллята.

При экстрактивной ректификации разделяющий агент должен обладать значительно меньшей относительной летучестью, чем компоненты исходной смеси, и не образовывать с ними азеотропиых смесей. Он отводится из колонны с кубовым остатком. В схеме установки для экстрактивной ректификации исходную смесь, состоящую из компонентов А + В А – Ткип. = 27, 95° С В - Ткип. = 31, 2° С подают на питательные тарелки колонны экстрактивной ректификации 211, которая орошается сверху специально подобранным разделяющим агентом С (ДМФА), менее летучим и соответственно более высококипящим (Ткип. =156° С), чем компоненты А и. В. Компонент В (изоамилен) СН 3 -СН-СН=СН 2 непредельный углеводород, ! СНз следовательно является полярным (заряженным) соединением. Растворитель С является также полярным соединением, т. к. в молекуле имеется двойная связь. Компонент А изопентан является предельным углеводородом, следовательно он электро-нейтрален (не заряжен). Все электронные пары размещены равномерно.

При добавлении растворителя С к смеси А и В ДМФА будет хорошо растворять подобный себе полярный компонент В (изоамилен). В результате летучесть изоамилена снижается, Ткип. увеличивается. Поэтому ДМФА с изоамиленом уходят в куб и отводятся в виде остатка, а компонент А -изопентан будет уходить верхом колонны в чистом виде. Колонна 211 обогревается кипятильником 212. Пары изопентана сверху К 21, 1 подаются в конденсатор 213, охлаждаемый водой. Пары конденсируются и стекают в емкость 214, откуда насосом 215 откачиваются на слад, а часть в виде флегмы возвращается на орошение К-211. Смесь В + С (ДМФА + изоамилен) из куба К-211 насосом подается в колонну десорбции К-218, обогреваемую кипятильником 219. Разделение ДМФА и изоамилена происходит методом простой ректификации, т. к. интервал температур кипения между ДМФА и изоамиленом большой. Пары изоамиленов сверху К-218 подаются в конденсатор 220, охлаждаемый водой. Пары изоамиленов конденсируются и Стекают в емкость 221, откуда насосом 222 часть изоамиленов в виде флегмы возвращается на орошение колонны 218, а остальное откачивается на склад. ДМФА из куба К-218 подается на регенерацию от смол и затем возвращается на орошение К-211.

Азеотропная ректификация

Азеотропная ректификация При азеотропной ректификации обычно используют разделяющий компонент С, который образует с одним из компонентов исходной смеси (А+В) азеотропную смесь, обладающей минимальной температурой кипения. Следовательно, при азеотропной перегонке растворитель удаляется с дистиллятом.

Схема азеотропной перегонки для получения безводного этилового спирта из азеотропной смеси его с водой. 1 - колонна азеотропной ректификации; 2 - кипятильник; 3 - конденсатор; 4 - емкость; 5 - отстойник; 6 - смотровой фонарь; 7, 8 - емкости; 9 - насос. Дополнительным компонентом служит бензол, образующий с водой азеотропную смесь с более низкой Ткип. (69 о С), чем Ткип. азеотропной смеси спирта с водой (78 о С). Поэтому вся вода вместе с бензолом переходит в дистиллят, а в остатке получается безводный спирт. Бензол отделяется от воды отстаиванием и возвращается в процесс. Если растворитель и отогнанный компонент взаимнорастворимы, то полученный при азеотропной перегонке дистиллят подвергают перегонке в отдельной колонне. При этом в остатке этой колонны получают компонент, в дистилляте - азеотропную смесь компонента и растворителя, которую возвращают в колонну азеотропной перегонке.