Ректификация

Ректификация (от лат. rectus – правильный и facio – делаю) – разделение жидких смесей однородной консистенции на различные вещества входящие в состав этих смесей.Процес ректификации производят в специальных ректификационных колоннах.Это сложный процес многократного испарения жидких смесей и конденсирования паров.

Содержание
1Общие данные
2Основы физических явлений
3Ректификационная аппаратура
4Способы ректификации
5Использование

Общие данные.
В промышленности достаточно часто применяют ректификацию, при получении спирта-ректификата, с отделением альдегидных фракций и сивушных масел; при получении составляющих воздуха (кислорода, азота, инертных газов); при получении керосинов, бензинов и других фракций из нефти.

Основы физических явлений.
Одним из способов разделения смесей из жидкости,базированный на распределении составляющих смеси между паровой и жидкой фазой – всё это и является, ректификацией (от познелапинского rectificatio – исправление, выпрямление).В процессе ректификации, потоки жидкости и пара множество раз сотрикасаются друг с другом в специальных ректификационных колонах и перемещаются в них противотоком.Небольшое колличество пара или жидкости, выходящее из аппарата реверсировавший обратно после конденсата пара или испарения жидкости.Такие противоточные движения соприкасающихся потоков припровождается процессами теплообмена и массообмена, эти процессы на каждой стадии соприкосновенний протекают (в пределе) до нахождения равновесия; при этом подымающиеся потоки паров постоянно обогащаются более летучими веществами, а опускающаяся (стекающая) жидкость соберает менее летучии вещества.Ректимфикация применяется не только в промышленности, но и в лабораторных и препаративных масштабах, очень часто с другими процессами разделения (кристализация, абсорбция, экстракция).При одинаковой затрате тепла,ректификация также как и при дистилляция, позволяет на много большего обогащения и извлечения по каждому составляющему или группе составляющих.

Не нарушая законы Рауля и Дальтона в состоянии термодинамического равновесия насыщенности какого-либо i-го составляющего в паре в Кi раз отличается от насыщенности его в жидкости,при этом коэффициент распределения Кi=х/р (где х – упругость насыщенности пара i-го составляющего;р – общее давления).Взаимосвязь коэффициента распределенния нескольких составляющих как Ki и Kj называют относительной летучестью и на техническом языке обозначается aij.Если относительнная летучесть aij горазда больше единицы, тем быстрее и легче выполняется разделение составляющих при помощи ректификации.Очень часто aij увеличивают искуственным путём, в разделительную систему вводят дополнительный компонент( разделяющий агент), он же образует в системе в сочетании с другими составляющими азетропную смесь.Для таких целей применяют также растворители, которые кипят при более высокой температуре,при том что основные составляющие начальной смеси кипят при более низкой температуре.Эти процессы ректификации называют экстрактивными или азеотропными.Величина aij, непосредственно зависит также от давления, такая простая зависимость: величина aij увеличивается при понижении давления.
Ректификация вакуумом применяется для разделения термически нестойких веществ, эти процессы производятся при пониженых давлениях.
Ректификационная аппаратура.
Ректификационные колонны – это аппараты приспособленные для процесса ректификации, они монтируются непосредственно из колонны, где и происходит процесс противоточного контакта жидкости и пара; ряда приспособлений, в которых происходят процессы испарения жидкости и конденсации пара, а также дефлегматора и куба.Колонна – это полый цилиндр, который расположен вертикально, внутри которого находятся тарелки – приспособления контактные, разных форм и конструкций, также могут применятся насадки, которые представляют собой фигурный кусковой материал.Дефлегматор и куб представляет собой кожухотрубные теплообменники, также применяются роторные испарители и трубчатые печи.
Увеличение и улучшение качественного контакта между паром и жидкостью происходит при помощи тарелок и насадок.Тарелки , обычно, монтируются приспособленниями для переливания жидкости.Для насадки ректификационных колонн очень часто применяются кольца с параметрами: наружный диаметр равен их высоте.В настоящее время наибольшее распространение получили кольца Рашига, а также разные их виды.
При применении, что тарелочных, что насадочных колоннах кинетическая энергия пара применяется для преодоления гидравлического сопротивления соприкасаемых приспособлений и для создания динамической дисперсной системы пар – жидкость с большой межфазной поверхностью.Также существуют ректификационные колонны с подводом механической энергии в таких колоннах дисперсная система получается при вращении ротора, который монтируется на оси колонны.При применении роторных приспособлений в колонне создается меньший перепад давления по высоте, такой факт очень важен для работы вакуумных колонн. Продолжение.