Разновидности простой перегонки

Обычно процесс простой перегонки проводят периодически, хотя в принципе этот процесс можно организовать и непрерывным.

При периодической перегонке жидкость постепенно испаряется, и образующиеся при этом пары непрерывно удаляются из системы и конденсируются с получением дистиллята (иногда этот способ называют простой дистилляцией). При этом содержание НК в кубо­вой (исходной) жидкости уменьшается, что приводит к снижению содержания НК в дистилляте в начале процесса содержание НК максимально, а в конце - минимально.

Простую перегонку можно проводить при атмосферном давле­нии или под вакуумом (для снижения температуры перегонки).

Для получения нужных фракций (или разного состава дистилля­та) применяют фракционную, или дробную, перегонку (рис. 31, а). Исходную смесь загружают в куб 1, имеющий змеевик для нагревания и кипяче­ния этой смеси. Образующиеся пары конденсируются в теплообменнике-конденсато­ре 2, дистиллят в нем же охлаждается до заданной температуры и поступает в один из сборников 3. После окончания процесса перегонки остаток сливают из куба 1 и вновь загружают в него исходную смесь.

При простой перегонке образующийся пар отводится из аппара­та и в каждый данный момент времени находится в равновесии с оставшейся жидкостью.

 

Рис. 31. Схема установок для простой перегонки (а) и перегонки с дефлегмацией (б): 1 - кубы-кипятильники; 2 - конденсаторы-холодильники; 3 - сборники; 4 -дефлегматор

 

Перегонка с водяным паром. Когда смешаны две взаимонерастворимые жидкости, то каждая из них полностью сохраняет свои свойства. Такая смесь легко может быть разделена на составные части отстаиванием. Система состоит из двух компонентов и трех фаз (двух жидких и одной паровой) и, следовательно, обладает одной степенью свободы: С = К - Ф + 2 = 2 - 3 + 2 = 1. Это указывает на то, что каждой определенной температуре кипения смеси соответствует вполне определенное давление. При этом каждый из компонентов будет вести себя так, как будто он находится один в чистом виде, т.е. в этом случае парциальное давление каждого компонента не зависит от его содержания в смеси и равно давлению паров чистого компонента при той же температуре, т.е. температура кипения не зависит от соотношения компонентов: р_А = Р_А, р_В = Р_В и Р = р_А + р_В = Р_А + Р_в. Температура кипения такой смеси всегда ниже температуры кипения чистых компонентов, что используется для перегонки с паром нерастворимых в воде жидкостей. Эта температура постоянна независимо от состава жидкой смеси, пока в жидкости присутствуют хотя бы следы второго компонента. По исчезновении его температура возрастает скачкообразно до температуры кипения компонента, оставшегося в жидкой фазе. До этого момента в 1 м³ пара над смесью содержится такое количество каждого компонента, какое заключалось бы в нем, если бы каждый из компонентов находился порознь при той же температуре.

Если в жидкость, не смешивающуюся с водой, добавить воду, температура кипения такой смеси при атмосферном давлении будет ниже 100 °С. Действительно, так как при одной и той же температуре Р = Р_А + Р_в, то при нормальном давлении Р_норм Р_В = Р – Р_А < Р, т.е. Р_В < Р_норм, а насыщенному водяному пару давлением меньше Р_норм соответствует температура ниже 100°С. Эти же соотношения сохраняются и при любом другом давления. Обычно температуру кипения определяют по кривым давления паров. Перегонку с водяным паром ведут обычно в кубах 1, снабженных паровой рубашкой и барботером для ввода острого пара (рис. 32)

 

Рис. 32. Схема установки для перегонки с водяным паром: 1 – куб; 2 – конденсатор; 3 – отстойник

Иногда по аналогичному принципу проводят перегонку с инертным газом (азот, диоксид углерода и др.), которая позволяет снизить температуру процесса. Но перегонка с инертным газом более сложна, ведёт к резкому снижению коэффициента теплоотдачи, сопровождается большим уносом очищаемого компонента с инертным газом.