Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.
Ректификация (от лат. rectus— прямой и facio— делаю) — это тепломассообменный процесс, в результате которого конденсация составляющих пара происходит раздельно.
Принцип работы
Упрощенная технологическая схема непрерывной ректификации
Исходная смесь, нагретая до температуры питания tf в паровой, парожидкостной или жидкой фазе поступает в колонну в качестве питания (Gf).
Зону, в которую подаётся питание, называют эвапорационной, т. к. там происходит процесс эвапорации — однократного отделения пара от жидкости.
Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются в холодильнике-конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения.
Таким образом, в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз).
Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются в верх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами.
Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом.
Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом.
Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращенного обратно в колонну, называют орошением или флегмой.
Отношение количества возвращемой в колонну флегмы и количества отводимого дистиллята называется флегмовым числом.
Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационной колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны.
Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока: 1й поток — жидкость, стекающая с верха (из зоны питания+орошение) 2й поток — пары, поднимающиеся с низа колонны.
Кубовая жидкость, стекая сверху вниз по тарелкам, обогащается высококипящим компонентом, а пары обогащаются легкокипящим компонентом.
(И. А. Александров Ректификационные и абсорбционные аппараты, Химия, Москва, 1971)
В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).
Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций.
В этом случае используются аппараты, подобные изображенному на картинке.
Разновидности
Ректификационные установки по принципу действия делятся на:
- периодические,
- непрерывные.
В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.
