Основные теоретические сведения. В производствах небольшого масштаба используются ректификационные установки периодического действия

В производствах небольшого масштаба используются ректификационные установки периодического действия. Всю необходимую смесь загружают в куб колонны, снабженный нагревательным устройством. Смесь подогревается до кипения, и ее пары поступают под нижнюю тарелку ректификационной колонны. Поднимаясь по колонне, пары обогащаются низкокипящим компонентом (НК), которым обедняется стекающая вниз флегма, поступающая из дефлегматора на верхнюю тарелку. Пары из колонны направляются в дефлегматор, где они полностью или частично конденсируются. В случае полной конденсации жидкость разделяется с помощью делителя на флегму и дистиллят. Конечный продукт (дистиллят) охлаждают в холодильнике и направляют в сборник. После того, как достигнут заданный состав остатка в кубе, остаток сливают, загружают куб исходной смесью и операцию повторяют.

Сопоставляя периодически действующую колонну с ректификационной колонной непрерывного действия, можно заметить, что первая работает подобно верхней части непрерывно действующей колонны, как колонна для укрепления паров, а куб играет роль исчерпывающей части. При периодическом процессе ректификации в колонне происходит только укрепление паров, поэтому всей колонне соответствует одна рабочая линия.

Состав жидкости в кубе непрерывно изменяется: в начальный момент он равен составу исходной смеси в конечный момент – составу кубового остатка . В соответствии с этим необходимое число единиц переноса будет увеличиваться. В реальной колонне число единиц переноса неизменно, поэтому в ходе перегонки изменяется состав дистиллята.

Процессы периодической ректификации могут проводиться:

а) при постоянном флегмовом числе ;

б) при постоянном составе дистиллята .

При периодической ректификации содержание НК в смеси, кипящей в кубе, уменьшается во времени. Поэтому при возврате постоянного количества флегмы в колонну, т.е. в случае работы при , дистиллят также постепенно обедняется НК. В результате дистиллят получают в виде различных по составу фракций, отбираемых в отдельные сборники.

Проведение процесса с получением дистиллята постоянного (начального) состава возможно путем постоянного увеличения во времени количества возвращаемой в колонну флегмы или при работе с постепенно возрастающим флегмовым числом .

В процессе периодической ректификации при концентрация НК в кубе постепенно уменьшается от (в начальный момент) до (в конечный момент), принимая во времени промежуточные значения , и т.д. При наклон рабочей линии, равный , не зависит от концентрации, и поэтому рабочая линия смещается параллельно своему первоначальному положению. Однако при всех положениях рабочей линии число единиц переноса в колонне остается неизменным. В связи с этим изменяется во времени состав дистиллята: концентрация НК в нем снижается, принимая последовательно значения (при составе в кубе), , и т.д. вплоть до конечного значения , соответствующего заданному составу остатка .

При расчете процесса периодической ректификации (при ) флегмовое число и число единиц переноса находят обычным способом либо для начального момента ректификации (по заданным и ), либо для ее конечного момента (по заданным и ).