Тема: Назначение и принцип работы дистилляционных установок.
Дистилля́ция (лат. distillatio — стекание каплями) — перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Различают дистилляцию с конденсацией пара в жидкость (при которой получаемый дистиллят имеет усреднённый состав вследствие перемешивания) и дистилляцию с конденсацией пара в твёрдую фазу (при которой в конденсате возникает распределение концентрации компонентов).
Дистилляционная установка, устройство для разделения смеси жидкостей на фракции, отличающиеся составом и температурой кипения.
Различают дистилляционные установки:
1. периодического действия;
2.непрерывного действия.
В дистилляционных установках периодического действия сырье подвергается обработке определенное время, в течение которого состав дистиллята и остатка меняется непрерывно, после чего прекращают дистилляцию, удаляют кубовый остаток, загружают новую порцию продукта и технологический цикл повторяется.
В дистилляционных установках непрерывного действия подача исходной смеси, отвод дистиллята и кубового остатка происходит непрерывно, а составы жидкости и пара в каждой точке системы постоянны.
В зависимости от контактных устройств различают дистилляционные установки:
- тарельчатые;
- насадочные;
- пленочные;
- ротационные.
Контактные устройства, которые служат для увеличения поверхности контакта фаз и интенсификации процесса массопередачи, делятся на тарельчатые, колпачкостровые, инжекционные, насадочные и с фиксированной поверхностью контакта (пластинчатые, трубчатые и др.).
Существуют также контактные устройства с внешним подводом механической энергии (центробежные, пленочные, барботажные, распылительные и гравитационные).
Широко распространены тарельчатые контактные устройства (рис. 1).
Рис. 1. Схемы тарелок (а — ситчатая со сливными стаканами; б — провальная решетчатая; в — двойного кипячения) и вихревых контактных устройств (г — с пластинчатой решеткой и со спиралью; g — с пластинчатой решеткой): 1 — корпус; 2 — стержень; 3 — пластинчатые решетки; 4 — спираль
Рис. 2. Типы насадок: 1 — кольцо Рашига; 2 — кольцевая из сетки; 3 — кольцо с перегородками и рифлением; 4,5 — седлообразные; 6 — шары; 7 — пакетная Z-образная; 8 — пакетная рулонная
Эффективными контактными устройствами являются насадки — тела различной формы с развитой удельной поверхностью (рис. 2).
Дефлегмация – это частичная конденсация смесей различных паров и газов с целью обогащения их низкокипящими компонентами.
Дефлегмация основана на преимущественной конденсации высококипящих компонентов при их охлаждении.
Дистилляционная установка состоит из испарителя 1, снабженного теплообменным устройством для подвода к раствору необходимого количества теплоты; дефлегматора 2 для частичной конденсации пара, выходящего из испарителя (при фракционной дистилляции); конденсатора 3 для сжижения отбираемого пара; холодильника 4; сборников дистиллята 5 и кубового остатка 6 (см.рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема дистилляционной установки
В зависимости от условий процесса различают простую и молекулярную дистилляции.
При дистилляции в токе водяного пара образуется паровая смесь, которая затем конденсируется и охлаждается. Конденсат разделяется в сепараторе на отогнанный компонент и воду. Целевой продукт выделяется из конденсата тем легче и полнее, чем меньше его растворимость в воде. Если она значительна, приходится отгонять из воды целевой продукт и подвергать его осушке (применяют и другие способы, например, высаливание).
Эти затруднения отпадают при использовании инертного газа. Однако усложняется выделение отгоняемого вещества из образующейся парогазовой смеси вследствие необходимости охлаждения ее до низкой температуры, а нагревание и охлаждение газа требуют применения теплообменных аппаратов с большой площадью поверхности из-за низких коэффициентов теплоотдачи от стенки к газу и от газа к стенке. Поэтому данный метод применяется, когда дистилляция под вакуумом затруднительна или невозможна и проводится в емкостных аппаратах, снабженных барботажными устройствами для равномерного распределения пара или газа в объеме жидкости.
Дом. задание: