Экстрактивная и азеотропная ректификация

1. Тема: Экстрактивная и азеотропная ректификация

2.

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.

3.

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.

4.

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 иВ.
Компонент В (изоамилен) СН3-СН-СН=СН2 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.

5.

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 К21,1 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.

6. Азеотропная ректификация

7. 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.

8. 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. (69о С), чем Ткип. азеотропной
смеси спирта с водой (78о 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.