Общие сведения. Одним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов

Одним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов, является перегонка.

Разделение перегонкой основано на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре или на различии температур кипения компонентов смеси при одном и том же давлении. Поэтому при перегонке все компоненты смеси переходят в парообразное состояние в количествах, пропорциональных их фугитивности, которой характеризуется летучесть компонентов жидкой смеси.

В простейшем случае исходная смесь является бинарной, состоящей только из двух компонентов. Получаемый при ее перегонке пар содержит относительно большее количество легколетучего или низкокипящего компонента (НК), чем исходная смесь. Следовательно, в процессе перегонки жидкая фаза обедняется, а паровая фаза обогащается НК. Неиспарившаяся жидкость, соответственно, имеет состав, более богатый труднолетучим, или высококипящим компонентом (ВК). Эту жидкость называют остатком, а жидкость, полученную в результате конденсации паров, – дистиллятом или ректификатом.

Степень обогащения паровой фазы НК при прочих равных условиях зависит от вида перегонки. Существует два принципиально отличающихся между собой вида перегонки: простая перегонка (дистилляция) и ректификация.

Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Простая перегонка применима только для разделения смесей, летучести компонентов которой существенно различаются между собой. Используется простая перегонка обычно для предварительного грубого разделения жидких смесей, а также для очистки сложных смесей от нежелательных примесей, смол и т. п.

Более полное разделение жидких смесей можно достигнуть ректификацией. Ректификация – это процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем многократного контакта потоков жидкости и пара, имеющих различную температуру. Проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК, которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК, переходящий в жидкость. Такой двухсторонний обмен компонентами, повторяемый многократно, позволяет получить пары, представляющие собой чистый НК. Эти пары после конденсации в теплообменном аппарате (дефлегматоре) дают дистиллят (ректификат) и флегму – жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают снизу колонны путем частичного испарения остатка, являющегося почти чистым ВК.

Ректификация известна с начала ХIХ века как один из важнейших технологических процессов в спиртовой и нефтяной промышленности. Ректификация в настоящее время находит все большее применение в различных областях химической технологии, в производствах: органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты.