Теоретические основы экстрактивной ректификации

Теоретические основы экстрактивной ректификации. Экстрактивная ректификация ЭР весьма часто применима в промышленности и она становится все более и более значимым методом разделения в нефтехимической инженерии.

Масштаб отбираемого продукта на промышленном оборудовании варьируется от нескольких килотонн диаметр колонны около 0,5 м до сотен килотонн диаметр колонны около 2,5 м. Процесс главным образом используется в следующих случаях одним из применений является разделение углеводородов с близкими значениями температур кипения, таких как смеси состава С4, С5, С6 и т.д. Другое - это разделение смесей, образующих азеотроп, например спирт-вода, ацетокислота-вода, ацетон-метанол, метанол-метил-ацетат и т.д. В ЭР добавляемый растворитель, т.е. разделяющий агент РА , используется для изменения относительной летучести разделяемых компонентов.

Таким образом возможно получить в одной колонне один чистый компонент с верха, а второй вместе с растворителем с низа, которые могут быть легко разделены во второй дистилляционной колонне, благодаря высокой температуре кипения растворителя.

В процессе экстрактивной ректификации не обязательно выпаривать растворитель. Тогда как в азеотропной ректификации и растворитель и компоненты должны быть выпарены на верх азеотропной колонны ректификации. Более того, количество растворителя, применяемого в процессе азеотропной ректификации, обычно весьма велико. Это приводит к большему расходу энергии по сравнению с экстрактивной ректификацией. По этой причине, последняя является более предпочтительней.

Недавно был предложен особый метод экстракции, адсорбционная экстракция, который представляет некий интерес. 3 В общем, экстрактивная ректификация является одним из случаев реализации принципа перераспределения полей концентраций. При этом с одной стороны, преобразуется концентрационное пространство за счет добавления одного или нескольких экстрактивных агентов, которое обладает новым фазовым портретом по сравнению с исходным. С другой стороны, за счет разновысотной подачи экстрактивного агента и исходной смеси преобразуется динамическая система ректификации.

Последнее порождает экстремумы на температурном профиле, соответствующем распределению компонентов по высоте колонны, что свидетельствует, о наличии элементов обратной ректификации. Разновысотная подача потоков в колонну является обязательным условием реализации принципа перераспределения в данном методе. В процессах экстрактивной ректификации регенерация разделяющего агента чаще всего не представляет затруднений.

В связи с большим различием относительной летучести компонентов заданной смеси и разделяющего агента его регенерация легко осуществляется путем обычной ректификации, в процессе которой он отбирается в виде кубовой жидкости и вновь подается в колонну для экстрактивной ректификации. Традиционный комплекс экстрактивной ректификации состоит из двух ректификационных колонн экстрактивной и колонны регенерации экстрактивного агента ЭА . Такой комплекс представлен на рис. 3 , где первая колонна является экстрактивной, куда подается тяжело- кипящий разделяющий агент, а сверху отбирается один из азеотропообразующих компонентов продуктами второй колонны являются второй компонент азеотропной пары дистиллат и регенерированный экстрактивный агент куб, который направляется на рецикл.

Рис.3 Схема установки для экстрактивной ректификации 1 - экстрактивно-ректификационная колонна 2 - отгонная колонна 2.2.