Главная --> Справочник терминов


Разделения компонентов Второй вид дробной перегонки — ректификация. Она менее трудоемка, так как осуществляется в одном приборе в виде одной операции. Для разделения жидкостей в этом методе используются ректификационные КОЛОРЬ ки, в которых создается ряд последовательных фазовых равновесий между стекающим обратно конденсатом — флегмой — и поднимающимся вверх паром в условиях известного температурного градиента по всей длине колонки. При этом высококипящий компонент все время частично конденсируется из паровой фазы, а низкокипящий частично испаряется из флегмы. В лабораторных условиях создать достаточно эффективную колонку довольно трудно. Для улучшения разделения веществ на фракции в лабораториях используют различного типа дефлегматоры (рис. 15), эффективность которых тем выше, чем больше площадь нх поверхности. В промышленности разделение жидких веществ производят именно в ректификационных колоннах.

В спиртовом производстве наибольшее распространение получили колпачковые (капсульные) тарелки. Многоколпачковые тарелки применяют .в колоннах для разделения жидкостей, не содержащих взвешенных частиц, одноколпачковые— для разделения жидкостей со взвешенными частицами. Реже применяют ситчатые тарелки, которые имеют отверстия 2,5—3,5 мм (для разгонки первых из упомянутых .жидкостей) и 8—12 мм (для вторых). В последние годы в спиртовой промышленности начали применять тарелки новых типов: решетчатые провальные (без сливных устройств), чешуйчатые и клапанные. Они обладают большей пропускной способностью по пару и жидкости.

Важное значение в процессах разделения имеет структура полой нити, зависящая от способа формования. Так, монолитная структура образуется обычно при получении нити из расплавов или при формовании сухим способом из растворов. Пористую структуру получают чаще всего при формовании мокрым способом. Полые волокна с пористой структурой нитей используют для процессов ультра- и микрофильтрации. Весьма эффективны в некоторых процессах разделения полые волокна с так называемой асимметричной структурой стенки (см. рис. 15.7). Нити полых волокон имеют плотную тонкую оболочку (обычно 0,1—1 мкм), армирующую пористую часть, и обеспечивают высокую степень разделения компонентов. Такие полые волокна за счет малой толщины активного слои и возможности создания сравнительно боль-пшх давлений (наличие пористой части) дают возможность существенно увеличить производительность по сравнению, например, с полыми волокнами монолитной структуры. Полые волокна с монолитной и асимметричной структурой стенки чаше всего используют в процессах разделения жидкостей методом обратного осмоса и диффузионного разделения газов.

фазного разделения жидкостей; 8 - коалесцирующие элементы; 12 - сепари-

КРИМЗ и ГИАП. Насадка КРИМЗ [188] выполнена в виде пакета горизонтальных дисков с отверстиями, расположенными по концентрическим окружностям и имеющими по две направляющие лопатки с обеих сторон диска с углом наклона от 10 до 60°. Насадка ГИАП-1 имеет аналогичную конструкцию, но для предотвращения захлебывания колонны в случае противотока жидкостей с небольшой разностью плотностей плоскости дисков срезаны с одной стороны [189]. У соседних тарелок срезы располагаются в шахматном порядке. В насадке ГИАП-2 отверстия располагаются не по концентрическим окружностям, а вдоль линий, перпендикулярных линиям среза [190]. По мнению авторов, такая конструкция позволяет 'упростить изготовление насадки и исключить опасность разделения жидкостей за счет закручивания потоков, наблюдающегося в насадках КРИМЗ и ГИАП-1. Последние исследования показывают [191], что эффективность массообмена в насадках ГИАП-2 и КРИМЗ примерно одинакова.

Высота секций с насадкой должна быть достаточной для разделения жидкостей, так как в противном случае одна фаза будет увлекаться другой фазой в направлении, противоположном ее начальному движению. Следует помнить, что не все растворители одинаково легко расслаиваются, и поэтому в разных случаях вы-, сота секций с насадкой должна быть различной.

Важное значение в процессах разделения имеет структура полой нити, зависящая от способа формования. Так, монолитная структура образуется обычно при получении нити из расплавов или при формовании сухим способом из растворов. Пористую структуру получают чаще всего при формовании мокрым способом. Полые волокна с пористой структурой нитей используют для процессов ультра- и микрофильтрации. Весьма эффективны в некоторых процессах разделения полые волокна с так называемой асимметричной структурой стенки (см. рис. 15.7). Нити полых волокон имеют плотную тонкую оболочку (обычно 0,1—1 мкм), армирующую пористую часть, и обеспечивают высокую степень разделения компонентов. Такие полые волокна за счет малой толщины активного слоя и возможности создания сравнительно больших давлений (наличие пористой части) дают возможность суще-лвенно увеличить производительность по сравнению, например, г полыми волокнами монолитной структуры. Полые волокна с монолитной и асимметричной структурой стенки чаще всего используют в процессах разделения жидкостей методом обратного осмоса а диффузионного разделения газов.

Важное значение в процессах разделения имеет структура полой нити, зависящая от способа формования. Так, монолитная структура образуется обычно при получении нити из расплавов или при формовании сухим способом из растворов. Пористую структуру получают чаще всего при формовании мокрым способом. Полые волокна с пористой структурой нитей используют для процессов ультра- и микрофильтрации. Весьма эффективны в некоторых процессах разделения полые волокна с так называемой асимметричной структурой стенки (см. рис. 15.7). Нити полых волокон имеют плотную тонкую оболочку (обычно 0,1—1 мкм), армирующую пористую часть, и обеспечивают высокую степень разделения компонентов. Такие полые волокна за счет малой толщины активного слоя и возможности создания сравнительно больших давлений (наличие пористой части) дают возможность существенно увеличить производительность по сравнению, например, с полыми волокнами монолитной структуры. Полые волокна с монолитной и асимметричной структурой стенки чаще всего используют в процессах разделения жидкостей методом обратного осмоса и диффузионного разделения газов.

Для извлечения малых количеств (капель) Нидерль1 рекомендует пользоваться центрифугой. Капли жидкости всасывают в капилляр соответствующей длины и наслаивают растворитель. Оба конца капилляра запаивают и центрифугируют таким образом, чтобы тяжелая жидкость проходила через легкую. Эту операцию повторяют несколько раз. Для разделения жидкостей капилляр разрезают по поверхности раздела.

Высота секций с насадкой должна быть достаточной для разделения жидкостей, так как в противном случае одна фаза будет увлекаться другой фазой в направлении, противоположном ее начальному движению. Следует помнить, что не все растворители одинаково легко расслаиваются, и поэтому в разных случаях высота секций с насадкой должна быть различной .

Сепаратор для непрерывного разделения жидкостей 71 Серная кислота 77 Сернистый ангидрид 62 Сероводород, получение 319 Сероуглерод 59

В этом цикле можно получить любое разделение за счет поддержания соответствующего давления и температуры без применения ребойлеров, поскольку весь процесс происходит при температурах существенно ниже температуры окружающей среды. Кроме того, не требуется четкого разделения компонентов.

Методом бумажной хроматографии удается достичь хорошего разделения компонентов и определить их с достаточной степенью точности. Однако недостатком метода является большая длительность анализа, поэтому использование метода целесообразно в исследовательских лабораториях. '

существу параметрами сепарации. Любая промежуточная емкость, установленная на входе в эту колонну, может изменить состав сырья, если в ней происходит хотя бы частичное испарение. Такой емкостью является, например, вы-ветриватель, установленный между абсорбером и деэтанизатором. Если установка состоит из нескольких колонн, то в первую очередь необходимо выявить степень разделения сырья в каждой колонне и только после этого следует составлять итоговый анализ работы любой из колонн. При таких условиях каждый поток схемы разделения будет содержать именно желаемый продукт. В реальной колонне нельзя получить полного разделения компонентов, температуры кипения которых близки между собой. Например, пропан, полученный методом ректификации, содержит небольшое количество этана и бутана. Несмотря на это, пропан вполне может соответствовать требованиям, предъявляемым к чистоте продукта.

При минимальном количестве орошения необходимо бесконечно большое число тарелок. Это значит, что на большей части этих тарелок степень разделения компонентов между жидкой и паровой фазами очень незначительна. Область, заключенная между оперативными линиями и кривой равновесия, называется зоной бесконечности. Особенностью этой зоны является то, что в ней состав, и, как следствие, температура не изменяются от тарелки к тарелке. Кроме того, переток жидкости с тарелки на тарелку также одинаков. Эти характеристики ректификационной и отпарной частей зоны бесконечности колонны имеют важное значение для математических методов расчета минимального количества орошения. В работах [52 — 54] рассматривается методика расчета «от тарелки к тарелке» с помощью ЭВМ.

В этом цикле можно получить любое разделение за счет поддержания соответствующего давления и температуры без применения ребойлеров, так как весь процесс происходит при температурах, которые намного ниже температуры окружающей среды. К тому же не требуется четкого разделения компонентов.

Таким образом, выделение метана протекает в области низких температур (ниже —153 °С). К этой же области криогенных процессов относится процесс разделения компонентов воздуха с получением кислорода, применяемого, в частности, при производстве водорода методом паро-кислородной газификации углеводородов.

Кроме того, принцип Бёртло — Томсена противоречил факту осуществления обратимых химических превращений, а их было большинство. Например, при определенных условиях многие металлы окисляются до оксидов, а последние при высоких температурах диссоциируют с выделением кислорода и образованием металла. Процессы растворения многих твердых веществ в жидкостях сопровождаются поглощением теплоты, но они все же протекают самопроизвольно. Вместе с тем обратный процесс разделения компонентов раствора на чистые вещества сам по себе осуществляться на может. Очевидно, что принцип Бёртло — Томсена не в состоянии объяснить указанные явления.

Рассмотрим пример геометрически правильной клетчатой текстуры, образованной темно-серыми и светло-серыми квадратами. Эту текстуру можно легко и достаточно полно охарактеризовать, определив длину стороны квадрата и оценив каким-либо способом интенсивность светлого и темного цвета (т. е. разницу концентр а-ций). Первый параметр характеризует степень разделения компонентов, а второй — интенсивность разделения. Эти два параметра' предложенные Данквертсом [12, 131 для описания процесса сме"

Мы сконцентрировали внимание на анализе текстуры с позиций оценки степени и интенсивности разделения компонентов. Это не означает, однако, что такой подход к проблеме единственно возможный. Другой, заслуживающий внимания подход связан с анализом распределения частоты изменения концентрации. Этот подход успешно используют в технологии переработки (например, анализ распределения амплитуды колебаний при течении двухфазной жидкости [16]).

При простой перегонке полного разделения удается достичь лишь в том случае, когда примесь совершенно нелетуча или разница в температурах кипения разделяемых компонентов достаточно велика (не менее 100°). Для разделения компонентов смеси с меньшей разницей в температурах кипения применяют фракционную перегонку. Рекомбинацией фракций и повторной перегонкой можно увеличить эффективность разделения. Фракции отбирают по температуре кипения дистиллята, которая в течение процесса перегонки непрерывно повышается.

Поверхность контакта фаз в ректификационных колоннах иногда организуется путем их заполнения насадкой; однако неравномерное распределение жидкости по сечению колонны, свойственное наса-дочным колоннам, не обеспечивает надлежащей четкости разделения компонентов, особенно при большом диаметре колонны. Поэтому промышленные ректификационные колонны выполняют обычно с применением поперечных перегородок — тарелок, конструкция которых обеспечивает беспрепятственный переток флегмы с тарелки на тарелку и барботаж паров через образующийся на тарелках слой флегмы.




Раздражает дыхательные Раздражающим действием Разлагают добавлением Разлагают раствором Различаются незначительно Различают следующие Различные циклические Различные катализаторы Радикалов значительно

-
Яндекс.Метрика