В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Простая дистилляция
Вакуумные установки - Аппараты для дистилляции и ректификации


Дистилляция — процесс частичного разделения бинарных и многокомпонентных жидких смесей на отдельные фракции. Простая дистилляция — это процесс постепенного испарения кипящей жидкой смеси с непрерывным отводом пара из системы и конденсацией его. Исходная жидкая смесь при этом разделяется на две части: дистиллят, обогащенный низкокипящими компонентами, и остаток жидкости в аппарате, обогащенный высококипящими компонентами, так называемый кубовой остаток. Простую дистилляцию проводят в дистилляционных или перегонных кубах, которые соединены с конденсатором и сборником дистиллята.


В процессе дистилляции содержание низкокипящих компонентов в жидкой фазе непрерывно падает, поэтому уменьшается их содержание и в паре.

 

Если в куб загружена смесь с концентрацией X1 моль/моль долей низкокипящего компонента в количестве W1 к-молей, а кубовой остаток в количестве W0 к-молей имеет концентрацию X0 моль/моль, то средняя концентрация дистиллята

 

При простой дистилляции не удается получить чистый продукт. Однако можно отводить дистиллят поочередно в несколько сборников, и в каждом из них состав смеси будет различным. В первом сборнике смесь более всего обогащена низкокипящими компонентами, в последующих сборниках она соответственно содержит большее количество высококипящих компонентов. Такой процесс обычно называют разгонкой или фракционной дистилляцией (рис. 50). Фракционная дистилляция представляет собой отвод дистиллята из одного конденсатора в различные сборники последовательно по времени. В каждом из дистиллятов (в каждой фракции) преобладает один или несколько компонентов исходной смеси с повышающимися температурами кипения.

 


Можно также получить фракции с переменным составом смеси путем частичной конденсации выделяющегося пара. Если проведем конденсацию последовательно в несколько приемов, то также получим фракции различного состава.

Простая дистилляция может сочетаться с процессом дефлегмации. При этом определенная часть пара, уходящего из перегонного куба, конденсируется и возвращается в виде конденсата обратно в куб. При частичной конденсации уходящего пара в нем в первую очередь сконденсируются, высоко-кипящие менее летучие компоненты. Полученная в конденсаторе жидкость носит название флегмы. Конденсатор, в котором образуется флегма, обычно располагается непосредственно над перегонным кубом таким образом, чтобы флегма непрерывно возвращалась в перегонный куб. Этим достигается большее обогащение дистиллята летучим компонентом, т. е. более высокая степень разделения.

Если необходимо понизить температуру кипения раствора, то применяют дистилляцию с водяным паром. В перегонный куб через мелкие отверстия в стенках паровой рубашки вводят водяной пар, благодаря чему температура кипения смеси понижается. Наибольший эффект достигается при проведении процесса дистилляции с водяным паром в вакууме. При перегонке с водяным паром в вакууме уменьшается расход тепла, а также устраняется опасность разложения жидкости. Образовавшийся дистиллят содержит воду. Отделение его от воды легче всего произвести в случае, если исходная смесь не смешивается с водой (отстаиванием, центрифугированием и г. п.). Удобно также применять дистилляцию с водяным паром для отделения высокококипящих веществ от нелетучих растворимых примесей. В некоторых случаях целесообразно проводить дистилляцию не с водяным паром, ас инертными газами.



Рис. 54. Схема многоступенчатой дистилляционной установки. 1 — ступень дегазации; 2 — первая дистилляционная ступень (до 220° С); 3 — вторая дистилляционная ступень (выше 220° С); 4 — охлаждаемая ловушка; 5, 6,7 — вакуумное пространство; 8 — вход сырого материала; 9 — выход дистиллята из первой ступени; 10 — выход дистиллята из второй ступени; 11 — выход твердого осадка из второй ступени


Общий расход тепла при перегонке с водяным паром больше, чем при простой перегонке, на количество тепла, которое уходит с паром. Для некоторых продуктов перегонку с водяным паром используют все реже; ее заменяют перегонкой в более высоком вакууме, создаваемом пароэжекторными насосами.

Термически нестойкие вещества перегоняют в условиях мягкого температурного воздействия с применением пленочной перегонки при давлениях от 20 до 10-1 мм рт. ст. При пленочной перегонке, в отличие от перегонки пз куба, отпадает необходимость нагревать большие слои жидкости.

Известен ряд пленочных испарителей, пригодных для дистилляции в тонком слое в условиях вакуума. По конструкции они подобны аппаратам для выпаривания в тонком слое. Например, аппарат Ротафильм (см. рис. 42) можно с успехом применять для ряда процессов, в том числе и для дистилляции в различных областях вакуума. Особенностью этого аппарата является наличие стирателей из графита, которые распределяют подводимый продукт на поверхности аппарата в виде тонкой пленки (рис. 51). Схема установки для дистилляции с аппаратом такого типа приведена на рис. 52. В установке может поддерживаться давление от 760 до 10-3 мм рт. ст., максимальная температура поверхности испарения 250° С, потребляемая мощность для нагрева 300 Вт.

На рис. 53 дана схема производственной установки для дистилляции в аппаратах фирмы Карл Канцлер (ФРГ). Схема установки для дистилляции в тонкой пленке фирмы Лейбольд (ФРГ) приведена на рис. 54.

Рабочее давление в этих установках до 10_3 мм рт. ст., максимальная температура 220° С. Установка типа ДК фирмы Лейбольд (ФРГ) показана на рис. 55. Установки типа ДК имеют следующие поверхности испарения: ДКЮ — 0,1 м2, ДКЗО — 0,3 м2, ДК75 — 0,75 м2, ДК150 — 1,5 м2, ДК300 — 3,0 м2, ДК600 — 6,0 м2,  ДК1200— 12,0 м2. Установка фирмы Лейбольд для производства моноглицерида, работающая при давлениях от 1 до 10~3 мм рт. ст., состоит из двух ступеней обезгаживания (дегазации), двух глицериновых и двух моноглицеридовых ступеней, работающих параллельно. Нагревание производится дифенилом. Поверхность испарения дистилляционных колонн 12 м2. Вакуум в ступенях дегазации создается паровым эжектором; для откачки дистилляционных колонн применяют вакуумную систему, состоящую из бустерного, двухроторного и газобалластного насосов.

На рис. 56 показана вакуумная дистилляционная установка фирмы Ульвак (Япония) для получения пластификаторов производительностью 12000 т продукта ежегодно. Дистилляция производится в аппаратах с падающей I пленкой и отдельно расположенным конденсатором

 
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 147 гостей на сайте
=
Рейтинг@Mail.ru