Азеотропная ректификацияПри азеотропной ректификации обычно используют разделяющий компонент С, который образует с одним из компонентов исходной смеси (А или В) азеотропную смесь, обладающую минимальной температурой кипения. Образующаяся более летучая, чем исходная, азеотропная смесь отгоняется в качестве дистиллята, а другой практически чистый компонент удаляется в виде остатка.
Иногда можно подобрать разделяющий агент, образующий с одним из компонентов исходной смеси новую азеотропную смесь с максимальной температурой кипения. В этом случае новая азеотропная смесь удаляется в виде остатка, а сверху колонны отбирают дистиллят, представляющий собой практически чистый другой компонент исходной смеси. Возможно, также осуществить азеотропную ректификацию с помощью разделяющего компонента, образующего азеотропные смеси с обоими компонентами. При этом отношение компонентов А и В в тройной азеотропной смеси должно быть иным, чем в исходной смеси, поступающей на разделение. В данном варианте процесса дистиллят, удаляемый из колонны, представляет собой летучую азеотропную смесь (из трех компонентов), а остаток — один из компонентов исходной смеси практически в чистом виде. Подбор разделяющего агента производят на основе второго закона Вревского (см. стр. 502), указывающего направление изменения состава азеотропной смеси с температурой. В установке для азеотропной ректификации (рис. ХII-31), проводимой с образованием азеотропной смеси, обладающей минимумом температуры кипения, исходная азеотропная смесь (А + В) поступает на питающую тарелку колонны 1, 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). На рис. ХII-31 показан вариант процесса азеотропной ректификации, когда образующаяся 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, показанной на рис. ХII-31, в дефлегматоре колонны 1 конденсируется лишь часть паров (A + С), необходимая для получения флегмы, а остальная часть их сжижается и охлаждается в холодильнике-конденсаторе перед поступлением в отстойник 2. В качестве примера применения азеотропной ректификации можно указать на процесс разделения азеотропной смеси этиловый спирт — вода (температура кипения ~78 °С), где в качестве разделяющего компонента используют бензол, образующий с водой и спиртом тройную азеотропную смесь с минимумом температуры кипения (~64, 8°С). 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, так как 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.
|
