Экстрактивная ректификация
В схеме установки для экстрактивной ректификации исходную смесь, состоящую из компонентов А+В, подают на питающую тарелку экстракционно-ректификационной колонны 1, которая орошается сверху специально подобранным разделяющим агентом С, менее летучим и соответственно более высококипящим, чем компоненты А и С, в то время как компоненты А и С взаимно нерастворимы или ограниченно растворимы друг в друге. В результате компонент С экстрагирует компонент В (более высококипящий компонент исходной смеси) из жидкой и паровой фаз. Смесь В+С удаляется в виде остатка, а в дистилляте получают практически чистый компонент А.
За процессом собственно экстрактивной ректификации следует процесс разделения смеси компонентов В+С в ректификационной колонне 2. Из этой колонны в качестве дистиллята получают компонент В, более летучий, чем С. Регенерированный разделяющий компонент С удаляется снизу колонны 2 и направляется в колонну 1 для повторного использования. Таким образом, добавка экстрагирующего компонента влечет за собой необходимость проведения дополнительного процесса разделения его и растворенного в нем компонента исходной смеси, что естественно, усложняет установку.
Рис 5. Схема установки для экстрактивной ректификации:
1 – экстракционно – ректификационная колонна; 2 – ректификационная колонна для регенерации разделяющего агента.
Типичным примером применения экстрактивной ректификации является разделение смеси бензола (компонент А) и циклогексана (компонент В) с использованием фенола (компонента С) в качестве разделяющего агента. Экстрактивная ректификация проводится только непрерывным способом.
Установка для азеотропной ректификации.
В установке для азеотропной ректификации, проводимой с образованием азеотропной смеси, обладающей минимумом температуры кипения, исходная азеотропная смесь (А+В) поступает на питающую тарелку колонны, которая орошается сверху разделяющим агентом С. Сверху колонны удаляется азеотропная смесь компонентов А+С с минимальной температурой кипения (дистиллят), снизу колонны уходит компонент В (остаток).
Образующая азеотропная смесь состоит из компонентов с резко отличающейся взаимной растворимостью при разных температурах. В этом случае компоненты А и С, находясь в жидком виде, практически взаимно нерастворимы. Поэтому дистиллят после охлаждения разделяется на компоненты А и С в отстойнике 2. Компонент А является конечным продуктом, а регенерированный компонент С после нагревания в подогревателе 3 возвращается на орошение колонны 1. В схеме ХН-31, в дефлегматоре колонны 1 конденсируется лишь часть паров (А+С), необходимая для получения флегмы, а остальная часть их сжижается и охлаждается в холодильнике-конденсаторе перед поступлением в отстойник 2.
Рис 6. Схема установки для азеотропной ректификации:
1 – ректификационная колонна;2 – отстойник;3 – подогреватель.
В качестве примера применения азеотропной ректификации можно указать на процесс разделения азеотропной смеси этиловый спирт – вода (температура кипения ~ 780С), где в качестве разделяющего компонента используют бензол, образующий с водой и спиртом тройную азеотропную смесь с минимумом температуры кипения (~ 64,80С). Остаток, удаляемый из колонны, представляет собой безводный этиловый спирт.
Процессы азеотропной ректификации проводят непрерывным и периодическим способами, причем в последнем случае разделяемый компонент полностью загружается в куб колонны вместе с исходной смесью, что упрощает схему установки.
Основной недостаток азеотропной ректификации по сравнению с экстрактивной – большой расход тепла, т.к. при экстрактивной ректификации не требуется испарять добавляемый разделяющий компонент (избирательный растворитель). По этой причине азеотропную перегонку целесообразно применять в непрерывных процессах при малом содержании НК в исходной смеси, что позволяет уменьшить расход разделяющего компонента и соответственно расход тепла на его испарение. При азеотропной перегонке подбор разделяющего компонента более затруднителен, чем при экстрактивной, и возможности изменения соотношения количеств исходной смеси и разделяющего компонента более ограничены.