Основными элементами перегонных установок являются подогреватель (кипятильник) и сепарационное устройство. Разнообразие свойств перегоняемых жидкостей способствовало большому разнообразию аппаратов. По технологическим особенностям перегонные аппараты разделяют на емкостные и пленочные. По конструкции они аналогичны выпарным аппаратам с трубчатыми теплообменниками. Емкостные аппараты имеют значительные объемы для перегоняемой жидкости, обладают большой инерционностью и поэтому непригодны для переработки термически нестойких (термолабильных) веществ. Такие аппараты применяют в установках периодического и непрерывного действия. Пленочные перегонные аппараты, в которых жидкость находится небольшое время, бывают двух типов: с падающей пленкой И роторные (рис. 7.1). В первых жидкость распределяется в виде пленки по стенке внутренней поверхности труб специальными вставками. По направлению относительного движения фаз они делятся на прямоточные и противоточные. Рис. 7.1. Перегонные аппараты: а, б — прямоточный и противоточный с падающей пленкой; в--роторный
В роторных аппаратах корпус обогревается снаружи рубашкой, а по внутренней его поверхности стекает жидкость, распределяемая по по-верхности вращающимся ротором. Ректификационные установки, как и перегонные, по принципу действия разделяются на периодические и непрерывные. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из нее непрерывно. Как перегонные, так и ректификационные установки могут применяться для разделения бинарных и многокомпонентных смесей. Рассмотрим принцип работы ректификационной установки для раз-деления бинарной смеси и происходящие в ней процессы тепло- и массообмена (рис. 7.2). В перегонном кубе / за счет подводимой теплоты кипит жидкость. Пары ее поднимаются по колонне // вверх навстречу жидкости, вводимой на одну из промежуточных тарелок из исходного бака и на верхнюю тарелку из сепаратора /У. Из верхней части колонны богатые низкокипящим компонентом пары выходят в теплообменник-дефлегматор ///, конденсируются, отдавая теплоту охлаждающей, воде, и в виде парожидкостной смеси поступают в сепаратор. Из сепаратора часть жидкости возвращается в колонну. Другая часть, называемая ректификатором, через холодильник V поступает на склад. Процессы тепло- и массообмена в ректификационной колонне проис-ходят на тарелках или насадке. Флегма из сепаратора /К в колонне вступает h контакт с парами, образующимися в кубе /, При этом происходит частичная конденсация поднимающихся :вверх паров и частичное испарение опускающейся жидкости. Таким образом, в процессе ректификации флегма вступает в тепло- и массообмен с парами. За счет теплоты конденсации . паров высококипящего компонента из флегмы испаряется 'низкокипящий компонент, а сама флегма обогащается высококипящим компонентом, пары же, наоборот, поднимаясь, обогащаются низкокипящим компонентом за счет испарений его из флегмы и обедняются высококипящим компонентом. В результате массообмена производится глубокое разделение бинарных и многокомпонентных смесей. Количество флегмы, кг, приходящейся на 1 кг готового продукта, называется флегмовым числом. Оно может меняться в зависимости от способа ректификации и интенсивности тепло- и массообмена на отдельных тарелках. X Та часть колонны, где вводится сырая смесь, называется питательной секцией. Часть колонны, находящаяся выше места ввода сырой смеси, называется укрепляющей секцией- (Па), а ниже — исчерпывающей секцией (Пб). В зависимости от назначения колонны могут быть полными, имеющими укрепляющую и исчерпывающую секции, или неполными, в которых имеется или только укрепляющая, или только исчерпывающая секция. В этом, случае исходная смесь в укрепляющей секции вводится под нижнюю тарёлку, а в исчерпывающей—на верхнюю. Работа перегонной установки отличается от работы ректификациЬн-ной принципиально тем, что все образующиеся в верхней части колонны пары направляются в конденсатор V и возврат продукта (флегмы) в колонну отсутствует. Рис. 7.2. Принципиальная схема ректификационной колонны с материальными потоками для разделение бинарной смеси.
