ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы ректификации бензольных углеводородов из "Улавливание и переработка химических продуктов коксования" Все компоненты сырого бензола являются жидкостями, смешивающимися во всех отношениях и образующими при этом так называемые идеальные смеси , т. е. смеси, подчиняющиеся закону Рауля. [c.308] Компоненты сырого бензола имеют различные температуры кииения, поэтому в процессе испарения смесей они проявляют различное стремление перейти в парообразное состояние или, как обычно говорят, они обладают различной летучестью. Наиболее летучим является тот компонент, который в чистом виде обладает самой низкой температурой кипения. Наиболее летучий компонент называют еще низкокипящим или легкокипящим, в отличие от менее летучего, называемого также высококипя-щим. [c.308] например, в двойной (бинарной) смеси бензол — толуол низкокипящим компонентом является бензол,, а высококипя-щим — толуол, а в смеси толуол — ксилол толуол уже является низкокипящим компонентом, а ксилол — высококипящим. Температура кипения смеси лежит между температурами кипения отдельных компонентов и зависит от состава смеси. [c.308] Состав образующейся при кипении паровой фазы связан с составом жидкости и определяется законами. Рауля и Дальтона. [c.309] Общее давление паров над смесью по закону Дальтона равно сумме давлений паров отдельных компонентов или, как говорят, сумме парциальных давлений. Если смесь состоит из бензола и толуола, то общее давление паров над этой смесью рав но сумме парциальных давлений бензола и толуола. [c.309] Для идеальных растворов парциальное давление паров каждого компонента, по закону Рауля, равно упругости его па- ров в чистом виде, умноженной на его молярно содержание э жидкости. [c.309] Законы Рауля и Дальтона дают возможность, в зависимости от состава жидкости, вычислить равновесный состав пара. Гак как эти зависимости лежат в основе процесса ректификации, то они должны быть разобраны более подробно. [c.309] Это уравнение позволяет вычислить содержание компонента в паровой фазе у, находящееся в равновесии с жидкостью, в которой содержание этого же компонента составляет х. [c.310] На основании приведенных уравнений может быть построена кривая, дающая состав пара, равновесного с заданной жидкостью при постоянном внешнем давлении. В теории ректификации такая кривая носит название кривой равновесия. [c.310] Ниже в качестве примера приводится построение кривой равновесия для системы бензол— толуол (основных компонентов сырого бензола). [c.310] При мер. Смесь бензола (компонент А) и толуола (компонент Б) кипит ПОД постоянным давлением 760 мм рт. ет. Каждой температуре кипения смеси соответствует определенный состав жидкости, для нахождения которого необходимо знать упругости паров компонентов при данной температуре, приведенные в табл. 32. [c.310] На основании полученных данных строится кривая равновесия в систе ме координат X (содержание бензола в жидкости) и У (содержание бензола в парах). Для этого обязательно в одинаковом масштабе откладывается по горизонтальной оси значение д и по вертикальной оси — соответствующее значение у. Получается кривая равновесия ОтО, которая позволяет опр елить по заданному содержанию бензола в жидкой фазе его содержание в равновесных парах (рис. 84). Так, например. [c.310] Так как масштабы для осей X У одинаковы, то линия 00 является диагональю квадрата и все лежащие на ней точки характеризуются равенством X и У. Это обстоятельство используется для графического расчета числа тарелок. [c.312] Цель ректификации — выделение из смеси нескольких жидкостей с разными температурами кипения одной из них в достаточно чистом виде. [c.312] Если смесь бензола, толуола и ксилола подвергнуть частичному испарению, то вследствие более низкой температуры кипения бензола содержание его в парах будет большим, чем в жидкости. Если затем полученную смесь паров подвергнуть частичной конденсации, то в первую очередь будут конденсироваться компоненты смеси, обладающие наиболее высокой температурой кипения, — ксилолы и затем толуол. В результате содержание бензола в парах увеличится в еще большей степени. Если пары охлаждаются путем соприкосновения с жидкостью, содержащей те же компоненты, но не находящейся с парами в равновесии, то одновременно с нагреванием жидкости будет происходить преимущественное испарение компонента с наиболее низкой температурой кипения. При этом в парах увеличится содержание бензола, а в жидкости — толуола и ксилола. Процесс увеличения содержания компонента обычно называют обогащением таким образом, пар обогащается низкокипящим компонентом (бензолом), а жидкость — высококипящими (толуолом и ксилолом). [c.312] Если навстречу восходящему паровому потоку стекает вниз поток жидкости, не находящийся с паром в равновесии и с более низкой температурой, чем пар, то из-за разности концентраций веществ между встречными потоками в каждом сечении их будет происходить диффузионный процесс перехода легкокипящего компонента из жидкой фазы в паровую, а высококипящего, наоборот, — из паровой в жидкую. Процесс массообмена между фазами протекает самопроизвольно при наличии разности между рабочими и равновесными концентрациями. [c.312] В каждом сечении потоков будет устанавливаться своя. .постоянная температура, а также образуются составы паров и жидкости, более или менее приближающиеся к равновесному при данной температуре состоянию. Восходящий поток пара будет непрерывно обогащаться низкокипящим компонентом, а стекающая жидкость — высококипящим. [c.312] Таким образом, в результате достаточно длительного и тщательного контакта паровой и жидкой фаз из исходной многокомпонентной смеси выделяется ее низкокипящий компонент в чистом виде. Подобный процесс разделения жидких смесей называется ректификацией, а применяемые для этой цели аппараты — ректификационными колоннами. [c.313] Первые представляют собой металлические диски, закрывающие сечение колонны и имеющие ряд патрубков, накрытых колпаками с зубчатыми краями. Кроме того, каждая тарелка имеет сливной патрубок, погруженный нижним концом в слой жидкости на нижележащей тарелке. Верхний конец сливного патрубка поднят над тарелкой на некоторую высоту, определяющую количество флегмы на тарелке (избыток непрерывно стекает по сливному патрубку). Так как уровень флегмы на тарелках выше обреза Колпаков, то этим самым создается гидравлический затвор для поднимающихся снизу паров. Поэтому последние должны пройти через слой жидкости (пробарботировать через жидкость), благодаря чему достигается тесный контакт между паровей и жидкой фазой. Обрез колпаков делается зубчатым для того, чтобы проходящие пары разбивались- на много отдельных струй. Периметр, создаваемый зубчатымй краями колпачков, называется линией барботажа, а сами колпаки — барботажными. Чем больше линия барботажа, тем на меньшие струи разбивается паровой поток и тем лучше соприкосновение пара с жидкостью. [c.313] В колонну. Остальное количество пара полностью конденсируется во втором конденсаторе и образует конечный продукт— дистиллят. Благодаря частичной конденсации, в дефлегматоре пары несколько обогащаются низкокипящим компонентом, т. е. Дефлегматор оказывает некоторое ректифицирующее действие. [c.315] Вернуться к основной статье