(от позднелатинского rectificatio — выпрямление, исправление)
один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. При Р. потоки пара и жидкости, перемещаясь в противоположных направлениях (противотоком), многократно контактируют друг с другом в специальных аппаратах (ректификационных колоннах), причём часть выходящего из аппарата пара (или жидкости) возвращается обратно после конденсации (для пара) или испарения (для жидкости). Такое противоточное движение контактирующих потоков сопровождается процессами теплообмена и массообмена, которые на каждой стадии контакта протекают (в пределе) до состояния равновесия; при этом восходящие потоки пара непрерывно обогащаются более летучими компонентами, а стекающая жидкость — менее летучими. При затрате того же количества тепла, что и при дистилляции (См. Дистилляция),Р. позволяет достигнуть большего извлечения и обогащения по нужному компоненту или группе компонентов. Р. широко применяется как в промышленном, так и в препаративном и лабораторном масштабах, часто в комплексе с др. процессами разделения, такими, как Абсорбция,Экстракция и Кристаллизация.
Согласно Рауля законам (См. Рауля законы) и закону Дальтона, в условиях термодинамического равновесия концентрация какого-либо i-го компонента в паре в Ki раз отличается от концентрации его в жидкости, причём коэффициент распределения Ki = ρ*j/p (где ρ*j — упругость насыщенного пара i-го компонента; р — общее давление). Отношение коэффициента распределения любых двух компонентов Ki и Kj называется относительной летучестью и обозначается αij. Чем больше отличается αij от единицы, тем легче выполнить разделение этих компонентов с помощью Р. В ряде случаев удаётся увеличить αijв результате введения в разделяемую смесь нового компонента (называемого разделяющим агентом), который образует с некоторыми компонентами системы азеотропную смесь (См. Азеотропная смесь). С этой же целью вводят растворитель, кипящий при значительно более высокой температуре, чем компоненты исходной смеси. Соответствующие процессы Р. называются азеотропными или экстрактивными. Величина αijзависит от давления: как правило, при понижении давления αij возрастает. Р. при пониженных давлениях — вакуумная — особенно подходит для разделения термически нестойких веществ.
Аппаратура для ректификации. Аппараты, служащие для проведения Р., — ректификационные колонны — состоят из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара, — куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр, внутри которого установлены т. н. тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал — Насадка.Куб и дефлегматор — это обычно кожухотрубные теплообменники (находят применение также трубчатые печи и роторные испарители).
Назначение тарелок и насадки — развитие межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Тарелки, как правило, снабжаются устройством для перелива жидкости. Конструкции трёх типов переливных тарелок показаны на рис. 1 (а,б, в). В качестве насадки ректификационных колонн обычно используются кольца, наружный диаметр которых равен их высоте. Наиболее распространены кольца Рашига (рис. 2, 1) и их различные модификации (рис. 2, 2—4).
Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар — жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых дисперсная система создаётся при вращении ротора, установленного по оси колонны. Роторные аппараты имеют меньший перепад давления по высоте, что особенно важно для вакуумных колонн.
По способу проведения различают непрерывную и периодическую Р. В первом случае разделяемая смесь непрерывно подаётся в ректификационную колонну и из колонны непрерывно отводятся две и большее число фракций, обогащенных одними компонентами и обеднённых другими. Схема потоков типичного аппарата для непрерывной Р. — полной колонны — показана на рис. 3, а. Полная колонна состоит из 2 секций — укрепляющей (1) и исчерпывающей (2). Исходная смесь (обычно при температуре кипения) подаётся в колонну, где смешивается с т. н. извлечённой жидкостью и стекает по контактным устройствам (тарелкам или насадке) исчерпывающей секции противотоком к поднимающемуся потоку пара. Достигнув низа колонны, жидкостный поток, обогащенный тяжелолетучими компонентами, подаётся в куб колонны (3). Здесь жидкость частично испаряется в результате нагрева подходящим теплоносителем, и пар снова поступает в исчерпывающую секцию. Выходящий из этой секции пар (т. н. отгонный) поступает в укрепляющую секцию. Пройдя её, обогащенный легко-летучими компонентами пар поступает в дефлегматор (4), где обычно полностью конденсируется подходящим хладагентом. Полученная жидкость делится на 2 потока: дистиллят и флегму. Дистиллят является продуктовым потоком, а флегма поступает на орошение укрепляющей секции, по контактным устройствам которой стекает. Часть жидкости выводится из куба колонны в виде т. н. кубового остатка (также продуктовый поток).
Отношение количества флегмы к количеству дистиллята обозначается через R и носит название флегмового числа. Это число — важная характеристика Р.: чем больше R, тем больше эксплуатационные расходы на проведение процесса. Минимально необходимые расходы тепла и холода, связанные с выполнением какой-либо конкретной задачи разделения, могут быть найдены с использованием понятия минимального флегмового числа, которое находится расчётным путём в предположении, что число контактных устройств, или общая высота насадки, стремится к бесконечности.
Если исходную смесь нужно разделить непрерывным способом на число фракций больше двух, то применяется последовательное либо параллельно-последовательное соединение колонн.
При периодической Р. (рис. 3, б) исходная жидкая смесь единовременно загружается в куб колонны, ёмкость которого соответствует желаемой производительности. Пары из куба поступают в колонну и поднимаются к дефлегматору, где происходит их конденсация. В начальный период весь конденсат возвращается в колонну, что отвечает т. н. режиму полного орошения. Затем конденсат делится на флегму и дистиллят. По мере отбора дистиллята (либо при постоянном флегмовом числе, либо с его изменением) из колонны выводятся сначала легколетучие компоненты, затем среднелетучие и т. д. Нужную фракцию (или фракции) отбирают в соответствующий сборник. Операция продолжается до полной переработки первоначально загруженной смеси.
Основы расчёта ректификационных колонн. Р. с физико-химической точки зрения является сложным процессом противоточного тепломассообмена между жидкой и паровой фазами в условиях осложнённой гидродинамической обстановки. Именно такой подход к математическому описанию расчёта процесса развивается в связи с применением электронных цифровых вычислительных машин (ЦВМ).
Всё же при количественном рассмотрении работы ректификационных колонн обычно используется концепция теоретической тарелки. Под такой тарелкой понимается гипотетическое контактное устройство, в котором устанавливается термодинамическое равновесие между покидающими его потоками пара и жидкости, т. е. концентрации компонентов этих потоков связаны между собой коэффициентом распределения. Любой реальной ректификационной колонне можно поставить в соответствие колонну с определённым числом теоретических тарелок, входные и выходные потоки которой как по величине, так и по концентрациям совпадают с потоками реальной колонны. Можно сказать, например, что данный реальный аппарат эквивалентен по своей эффективности колонне с пятью, шестью и т. н. теоретическими тарелками. Исходя из этого, можно определить т. н. кпд колонны как отношение числа теоретических тарелок, соответствующих этой колонне, к числу действительно установленных тарелок. Для насадочных колонн можно определить величину ВЭТТ (высоту, эквивалентную теоретической тарелке) как отношение высоты слоя насадки к числу теоретических тарелок, которым он эквивалентен по своему разделительному действию.
С концепцией теоретической тарелки связана плодотворная идея отделения конструктивных и гидравлических параметров от технологических параметров, таких как отношения потоков и коэффициента распределения. Единая задача расчёта ректификационной колонны распадается при этом на две более простые, самостоятельные: а) технологический расчёт, когда нужно установить, какие составы будут получаться на фиксированном числе теоретических тарелок, или найти, сколько надо взять теоретических тарелок, чтобы получить желаемый состав выходящих потоков; б) расчёт, когда нужно установить, сколько взять реальных тарелок или какая высота насадки должна быть для реализации желаемого числа теоретических тарелок. В математическом отношении первая задача (а) допускает чёткую формулировку и сводится к решению обширной системы нелинейных алгебраических уравнений (для непрерывно действующих колонн) или к интегрированию систем обыкновенных дифференциальных уравнений (для периодических колонн). В случае Р. многокомпонентной смеси решение доступно лишь с помощью ЦВМ. Использование машин позволяет также рассчитывать сложные колонны, применение которых на практике в какой-то степени тормозилось ранее отсутствием точных методов расчёта. При гидравлическом расчёте (б) могут быть использованы либо непосредственно эмпирические корреляции между величинами ВЭТТ и кпд, с одной стороны, и конструкцией тарелки, типом насадки и гидравлическими параметрами (удельные нагрузки по пару и жидкости) — с другой, либо соотношения, связывающие ВЭТТ и кпд с кинетическими и диффузионными параметрами (такими, как коэффициент массоотдачи и эффективной диффузии).
Основные области промышленного применения Р. — получение отдельных фракций и индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, получение окиси этилена, акрилонитрила, капролактама, алкилхлорсиланов — в химической промышленности. Р. широко используется и в др. отраслях народного хозяйства: цветной металлургии, коксохимической, лесохимической, пищевой, химико-фармацевтической промышленностях.
Лит.: Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 8 изд., М., 1971; Александров И. А., Ректификационные и абсорбционные аппараты, 2 изд., М., 1971; Коган В. Б., Азеотропная и экстрактивная ректификация, 2 изд., М., 1971; Олевский В. М., Ручинский В. Р., Ректификация термически нестойких продуктов, М., 1972; Платонов В. М., Берго Б. Г., Разделение многокомпонентных смесей. Расчёт и исследование ректификации на вычислительных машинах, М., 1965; Холланд Ч., Многокомпонентная ректификация, пер. с англ., М., 1969; Крель Э., Руководство по лабораторной ректификации, пер. с нем., М., 1960.
В. М. Платонов, Г. Г. Филиппов.
Рис. 1. Схема тарелок с переливным устройством: а — колпачковая (1 — основание со слоем жидкости; 2 — патрубки для прохода пара; 3 — колпачки; 4, 5 — переливные устройства); б — из S-образных элементов (6); в — ситчатая.
Рис. 2. Различные типы насадок: 1 — кольца Рашига; 2 — спиральные кольца; 3 — кольца с перегородкой; 4 — кольца Паля.
Рис. 3. Схемы потоков ректификационных колонн: а — непрерывная ректификация; б — периодическая ректификация; 1 — укрепляющая секция; 2 — исчерпывающая секция; 3 — куб колонны; 4 — дефлегматор.
РЕКТИФИ-И́РОВАТЬ, -рую, -руешь; -анный; сов. и несов., что (спец.). Очистить (-ищать) (жидкость) перегонкой. Р. спирт.
-и, ж. спец.
Способ разделения жидких смесей.
Ректификация спирта.
[От лат. rectificatio — исправление]
РЕКТИФИКА́ЦИЯ, ректификации, мн. нет, жен. (лат. rectificatio - очищение).
1. Очистка от примесей (спирта и других легкокипящих жидкостей; тех.). Ректификация спирта.
2. Процесс разделения жидкой смеси путем повторной перегонки (хим.).
ж.
1.
процесс действия по несов. гл. ректифицировать отт. Результат такого действия; очистка спирта и других легкокипящих жидкостей от примесей в специальном перегонном аппарате; ректификат.
2.
Процесс разделения жидких смесей и сжиженных газов путём перегонки.
РЕКТИФИКАЦИЯ (от лат. rectus - прямой - простой и ...фикация), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты. Ректификация основана на многократной дистилляции. В промышленности осуществляют в ректификационных колоннах.
РЕКТИФИКАЦИЯ (от латинского rectus - прямой, простой и...фикация), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты. Основана на многократной дистилляции. В промышленности осуществляют в ректификационных колоннах.
жен. distillation, purification, rectification
purification, rectification
ж. хим.
rectification f
ректификация спирта — rectification de l'alcool
ж. спец.
rectificación f
ж. хим.
rettificazione
改正
(от позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся т-рами кипения, путем многократных испарения жидкости и конденсации паров. В этом осн. отличие Р. от дистилляции, при к-рой в результате однократного цикла частичное испарение -конденсация достигается лишь предварительное (грубое) разделение жидких смесей.
Для Р. обычно используют колонные аппараты (см., напр., Насадочные аппараты, Тарельчатые аппараты), наз. ректификационными колоннами, в к-рых осуществляется многократный контакт между потоками паровой и жидкой фаз. Движущая сила Р.-разность между фактическими (рабочими) и равновесными концентрациями компонентов в паровой фазе, отвечающими данному составу жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте с жидкостью обогащается легколетучими (низко-кипящими) компонентами (ЛЛК), а жидкость - труднолетучими (высококипящими) компонентами (ТЛК). Поскольку жидкость и пар движутся, как правило, противотоком (пар-вверх, жидкость - вниз), при достаточно большой, высоте колонны в ее верх. части можно получить практически чистый целевой компонент.
В зависимости от т-р кипения разделяемых жидкостей Р. проводят под разл. давлением: атмосферным (т. кип. 30-150 °С), выше атмосферного (при разделении жидкостей с низкими т-рами кипения, напр. сжиженных газов), в вакууме (при разделении высококипящих жидкостей для снижения их т-р кипения). Р. можно осуществлять непрерывно или периодически. Для непрерывной Р. применяют колонны, состоящие из двух ступеней: верхней-укрепляющей (в ней пар укрепляется, т. е. обогащается ЛЛК) и нижней - исчерпывающей (где происходит исчерпывание жидкой смеси, т. е. извлечение ЛЛК и обогащение ее ТЛК). При периодической Р. в колонне производится только укрепление пара. Различают Р. бинарных (двухкомпонентных) и многокомпонентных смесей.
Рис. 1. Ректификационная установка непрерывного действия: 1 -куб-испаритель; 2-колонна; 3-дефлегматор.
Рис. 2. Графическое определение числа теоре-тич. тарелок; ОE-равновесная кривая; АВ и ВС- рабочие линия для укрепляющей в исчерпывающей частей колонны; 1-6-тарелки.
Рис. 3. Положение рабочих линий непрерывной ректификации на у-х-диаграмме.
Ректификация бинарных смесей Процесс осуществляют при дискретном (ступенчатом) контакте фаз в тарельчатых колоннах или непрерывном контакте фаз в насадочных колоннах.
Непрерывная Р. При Р. в тарельчатых аппаратах (рис. 1) исходная смесь в кол-ве Fс концентрацией низкокипящего компонента
Материальный баланс по ЛЛК для всей колонны имеет вид:
При работе колонны в адиабатич. условиях и равенстве молярных теплот испарения компонентов в каждом сечении укрепляющей части (выше ввода питания) концентрация ЛЛК в паре связана с его концентрацией в жидкости хур-нием т. наз. рабочей линии:
где R = Ф /D - флегмовое число. Ур-ние рабочей линии для исчерпывающей части колонны (ниже ввода питания):
где f= F/D. Зависимость между предельными, или равновесными, концентрациями распределяемого в-ва в фазах изображается графически т. наз. равновесной линией.
Для анализа работы колонны, расчета состава дистиллята и остатка и распределения концентраций ЛЛК по высоте аппарата используют понятие о теоретической ступени разделения, или теоретической тарелке (ТТ). Такая ступень (тарелка) соответствует нек-рому гипотетич. участку аппарата, где жидкость и покидающий ступень пар находятся в равновесии. Число ТТ (n т), необходимое для получения дистиллята и остатка заданного состава, можно найти графически с помощью у-х- диаграммы (рис. 2), описывающей зависимость между равновесными молярными концентрациями паровой (у*) и жидкой (х) фаз. Для определения п т на графике строят (см. Массообмен) ступенчатую линию между равновесной кривой у* =f(х) и ломаной линией AВС. Линия АВ отвечает ур-нию (3), линия ВСЧ ур-нию (2). В представленном примере для разделения исходной смеси на дистиллят состава
Из рис. 2 следует, что п т определяется положением рабочих линий в обеих частях колонны, к-рое, в свою очередь, зависит от R. На рис. 3 изображено неск. положений рабочих линий, однако существуют два предельных положения: первое-линии СВ для верха и AB для низа колонны, второе-линии СВ2 для верха и АВ2 для низа колонны. Первый предельный случай-бесконечно большое флегмовое число (R =,; колонна работает "на себя", т. е. вся жидкость, полученная в результате полной конденсации паров в дефлегматоре, возвращается в колонну в виде флегмы; отбор дистиллята и выдача продукта не производятся, что в нормальных производств. условиях исключается; подобный режим удобен только для исследоват. целей), при этом рабочая линия совпадает с диагональю диаграммы. Отрезок b=
где у*- состав пара, равновесный с х р.
Положение рабочих линий СВ1 и B1Aсоответствует эксплуатации колонн в производств, условиях. Точка В 1 может приближаться к верх. пределу В 2 либо к ниж. пределу В; при этом флегмовое число, при к-ром функционирует колонна, или рабочее флегмовое число (R раб), изменяется от R мин до R =,. С уменьшением Rснижается расход теплоты на испарение жидкости в кубе колонны, однако уменьшается движущая сила, что приводит к необходимости увеличивать высоту колонны, т. е. к росту капитальных затрат. Оптим. флегмовое число следует определять на основе техн.-эконо-мич. расчетов. С известным приближением Roпт можно найти графически, исходя из зависимости затрат 3 на Р. от R(рис. 4). Эксплуатац. расходы увеличиваются прямо пропорционально R; кривая капитальных затрат имеет минимум, т. к. с возрастанием Rуменьшается высота колонны, но увеличивается ее сечение; кривая суммарных затрат на Р. также имеет минимум, к-рый отвечает Roпт.
Рис. 4. К определению оптимального флегмового числа: 1-эксплуатац. расходы; 2-капитальные затраты; 3-общие затраты на ректификацию.
Выбор рабочего флегмового числа часто проводят приближенно по ф-ле: R раб = zR мин, где z = R раб/R мин -коэф. избытка флегмы (обычно не превышает 1,05-1,5). При отсутствии данных о z для разделяемых смесей можно применять эмпирич. зависимость: R =1,3R мин + 0,3. Более точный метод расчета R опт предполагает знание приведенных затрат и учет расходов, связанных с подачей сырья и подводом теплоты в колонну и организацией ее орошения, а также стоимость колонны и вспомогат. оборудования.
Равновесие между паром и жидкостью на реальных тарелках, как правило, не достигается и для определения их эффективности используют понятие кпд тарелки, или кпд Мерфри:
где у n, у п-1 -средние составы паров, поднимающегося с n-й тарелки и поступающего на нее; -состав пара, равновесный с составом жидкости, покидающей n-ю тарелку. Коэф. h зависит от структуры потоков на тарелке, физ.-хим. св-в смеси, конструкции контактного устройства и изменяется в пределах 0,3-0,9 (для одной ТТ h = 1). Величина h м. б. найдена по диффузионной модели массообмена между паром и жидкостью, если для данных типа тарелки и смеси известно число единиц переноса (
При расчете насадочных аппаратов (обычно графически или аналитически) определяют число ТТ, необходимых для заданного разделения, и высоту насадки, эквивалентную по эффективности одной ТТ (ВЭТТ). Последнюю находят, как правило, по опытным данным или эмпирич. ур-ниям. Более строгий метод расчета основан на использовании ур-ний массо- и теплопереноса. В последнее время было установлено, что перенос ЛЛК из жидкости в пар связан как с диффузией, так и с теплообменом между паром и жидкостью. В любом сечении колонны т-ра пара выше т-ры жидкости, поэтому вследствие воздействия теплового пото-ка часть жидкости испаряется и примерно такое же кол-во пара конденсируется. Содержание ЛЛК в образующемся паре, естественно, выше, чем в жидкости, а содержание в ней ЛЛК после конденсации пара ниже, чем в паровой фазе. Т. обр., в результате испарения и конденсации возникает дополнит. конвективный поток ЛЛК из жидкости в пар за счет термической Р.
Общее кол-во ЛЛК, передаваемого из пара в жидкость, определяется суммой диффузионного (N д) и термич. (N тp) потоков. Поэтому локальный общий коэф. массопередачи Кпри Р. находится по ур-нию:
где К аб = (1/b у + m/b х )-коэф. массопередачи, вычисляемый по ур-ниям физ. абсорбции; b у, b х -коэф. массоотдачи в паровой и жидкой фазах; m-наклон линии равновесия; a ж -коэф. теплоотдачи при конденсации пара; r-теплота испарения;
а высоту слоя насадкив колонне по ф-ле:
где G- расход пара;а-пов-сть контакта фаз в расчете на единицу объема аппарата; F-площадь поперечного сечения колонны. В общем случае потоки пара и жидкости, а также величины К и ( у* Ч у) зависят от уи кривизны равновесной линии и вычисление H необходимо проводить численным методом или с помощью ЭВМ.
Периодическая Р. (рис. 5). В куб колонны загружают определенное кол-во подлежащей разделению смеси, где она нагревается до т-ры кипения и испаряется. Образующиеся пары проходят через колонну, взаимодействуя в противотоке с жидкостью, поступающей из дефлегматора. В нем конденсируются выходящие из колонны богатые ЛЛК пары, направляемые далее в делитель потоков. Часть конденсата (флегма) поступает обратно в колонну, др. часть (дистиллят)-через холодильник в один из сборников.
Рис. 5. Ректификационная установка периодич. действия: 1 -куб; 2-колонна; 3-дефлегматор; 4-делитель потоков; 5-холодильник; 6, 7-сборники.
Установки для периодической Р. подразделяются на агрегаты, работающие при постоянном флегмовом числе, и агрегаты, функционирующие при переменном Rи постоянном составе дистиллята. Наиб. широко распространены в пром-сти установки первого типа. Для этого случая изменение составов кубовой жидкости и дистиллята показано на рис. 6. В начале Р. концентрация ЛЛК в кубовой жидкости равна
Рис. 6. Рабочие линии периодической ректификации с постоянным флегмовым числом.
если известна зависимостьмежду составами кубовой жидкости и дистиллята. При постоянном составе дистиллята, переменном Rи известной его зависимости от концентрации ЛЛК графич. интегрированием можно найти среднее флег-мовое число по ур-нию:
Азеотропная Р. Для нек-рых бинарных смесей кривые равновесия у* =f(x) при определенных условиях пересекают диагональ y-x -диаграммы; в точке пересечения составы пара и жидкости одинаковы (азеотропная смесь), вследствие чего подобные смеси обычной Р. разделить невозможно. Поэтому к исходной смеси добавляют р-ри-тель-т. наз. разделяющий агент, образующий с одним из компонентов азеотропную смесь, к-рая при Р. выделяется в виде дистиллята; кубовая жидкость представляет собой высококипящий компонент с миним. содержанием разделяющего агента. Однако его выделение из азеотропной смеси (дистиллята) затруднено. Один из методов, позволяющий осуществить рецикл р-рителя, заключается в применении таких разделяющих агентов, к-рые обладают ограниченной взаимной р-римостью в компонентах, отбираемых в виде дистиллята. При этом благодаря его расслаиванию в разделит. сосуде слой, обогащенный ЛЛК, поступает в среднюю часть регенерац. колонны, откуда в результате Р. в виде кубового продукта отбирается ЛЛК исходной смеси, а в виде дистиллята-азеотроп, направляемый в разделит. сосуд (рис. 7).
Экстрактивную Р. используют обычно для разделения смесей близкокипящих компонентов, характеризующихся низкой относит. летучестью а. Разделение таких смесей приходится проводить в колоннах с очень большим числом ТТ и высоким расходом пара из-за необходимости поддерживать большое R. Однако если к исходной смеси добавить практически нелетучий разделяющий компонент, способный повысить a осн. компонентов, разделение можно осуществить в двух ректификац. колоннах. На одну из верх. тарелок первой колонны подается разделяющий агент, к-рый раств. в потоке флегмы и повышает а смеси, в результате чего в виде дистиллята выделяется ЛЛК, а в виде остатка-смесь ТЛК и разделяющего агента. Эта смесь направляется в середину второй колонны, где, в свою очередь, разделяется на ТЛК (дистиллят) и остаток (разделяющий агент), к-рый возвращается в первую колонну.
Рис. 7. Установка для азеотропной ректификации: 1 -ректификац. колонна; 2-регенерац. колонна; 3-дефлегматор; 4-разделит. сосуд; Р-разделяющий агент.
Методы азеотропной и экстрактивной Р. находят широкое применение для разделения близкокипящих углеводородов нефти и сжиженных прир. газов, жидких смесей в произ-ве жирных к-т, получения безводного этилового спирта и др.
Молекулярная Р., наз. также многоступенчатой мол. дистилляцией, используется для разделения смесей малолетучих и термически нестойких в-в. Среди разл. конструкций аппаратов для такой Р. практич. интерес представляют аппараты лестничного типа, принцип работы к-рых показан на рис. 8. Пары, испаряясь с пов-сти жидкости, напр. на ступени А 3,конденсируются на наклонной пов-сти В 3, а образующийся конденсат стекает в смежную вышестоящую ступень А 4. Избыточное кол-во жидкости из ступени А 4 переливается в ступень А 3 и т. д., т. е. в аппарате осуществляется противоток жидкости и пара.
Рис. 8. Установка для молеку лярной ректификации.
Молекулярная Р. реализуется в условиях высокого вакуума (неравновесного испарения), когда б. ч. испарившихся молекул без столкновения между собой долетает до пов-сти конденсации и остается на ней. При расчете разделения в описанном аппарате можно применить аналит. и графич. методы, используемые для тарельчатых аппаратов. При этом вместо коэф. относит. летучести, кпд тарелки и числа ТТ необходимо применять соотв. коэф. разделения при неравновесном испарении (a н), кпд отдельной ступени и число теоретич. мол. тарелок:
где n-число ступеней;
x1,< х n -концентрации ЛЛК в первой и последней ступенях; давления паров чистых компонентов 1 и 2; М 1, М 2 -их мол. массы.
Ректификация многокомпонентных смесей Методы расчета. Из-за недостаточности данных о кинетике и механизме разделения многокомпонентных смесей для них нельзя задать полные составы продуктов разделения и поэтому первоначально принятые составы приходится корректировать. Без учета изменения кол-в потоков по высоте колонны вследствие разл. теплот испарения отдельных компонентов материальные балансы относительно известных составов представляются на каждой тарелке ур-нием:
где L, V -потоки жидкости и пара;
Ур-ния (12) и (13) составляют мат. описание Р. многокомпонентных смесей в противоточной тарельчатой колонне. С помощью этих ур-ний можно вычислять расходы и составы материальных потоков для всех тарелок колонны. Для расчета необходимо определить содержание осн. ЛЛК и ТЛК и примесей. На начальном этапе расчета содержанием каждого компонента в дистилляте приходится задаваться, и полный состав всех продуктов и состав кубовой жидкости находятся весьма приближенно.
Расходы материальных потоков и их составы на каждой ступени определяются последоват. расчетом от тарелки к тарелке. Существует много методов расчета, один из них-метод встречных вычислений, при к-ром исчерпывающая часть колонны рассчитывается в направлении от куба к тарелке питания (на нее поступает исходная смесь), а укрепляющая часть-к ней от дефлегматора. Несоответствие результатов вычислений составов продуктов на тарелке питания, полученных при расчете в двух направлениях, служит основанием для коррекции заданного первоначально состава продуктов. Далее задаются новым составом продуктов и определяют составы осн. компонентов на тарелке питания и т. д., пока составы на ней не станут одинаковы. Если в основе расчета лежит понятие о ТТ, предполагается, что состав пара на каждой тарелке равновесен составу жидкости; при использовании мат. модели на базе реальных тарелок для расчета составов пара, покидающего каждую тарелку, применяют ур-ние:
где
Независимое определение
Поэтому при Р. разделит. способность колонн необходимо определять на основе общих кинетич. закономерностей диффузии в многокомпонентных смесях (см. Диффузия).С помощью этих методов для паровой и жидкой фаз можно найти матрицу общих коэф. массопередачи, применяя правило аддитивности фазовых сопротивлений:
где -матрица угловых коэф. касательных к равновесной линии для многокомпонентной смеси; [by], [bx]-матрицы коэф. массоотдачи для паровой и жидкой фаз. Матрицу [К] можно использовать далее для решения ур-ния (14).
Синтез технологических схем разделения. Для разделения n-компонентной смеси требуется п Ч 1 колонн, однако число возможных вариантов технол. схем с расчетом числа продуктов и способов их получения увеличивается экспоненциально. На рис. 9 показано, что для разделения смеси компонентов ABCD, расположенных в порядке возрастания т-р кипения, возможны 5 вариантов схем деления; для смеси из 10 компонентов число возможных схем составляет 4862.
Синтез оптим. схем разделения-сложная проблема теории Р. Постановка задачи включает перечень продуктов разделения и требования к ним по составу целевых компонентов и примесей. При синтезе наиб. оптимальной схемы разделения вначале нужно провести анализ физ.-хим. св-в компонентов исходной смеси, условий фазового равновесия в многокомпонентной системе, теплового баланса схемы, позволяющей выявить потенц. источники и стоки энергии, и затем приступить к созданию вариантов схемы разделения.
Рис. 9. Возможные варианты схем разделения компонентов смеси ABCD.
На основе анализа фазовых равновесий выясняется принципиальная возможность разделения и выявляются ограничения, обусловленные, напр., образованием азеотропов и наличием близкокипящих компонентов. В этом случае возникает необходимость применения азеотропной или экстрактивной Р. Эксплуатац. затраты, связанные с расходом энергии, могут достигать при Р. 70% общей стоимости разделения, поэтому при проектировании надо решать задачу рационального сочетания флегмового числа, от к-рого зависит расход энергии, и числа ТТ, т. е. высоты колонны, определяющей капитальные затраты. Оптим. схема разделения должна отвечать минимуму затрат. При выборе схемы, состоящей из ряда колонн, снижение энергетич. затрат возможно за счет рекуперации тепловых потоков благодаря различию т-р кипения продуктов разделения (напр., высококипящие компоненты можно использовать для подогрева низкокипящих).
Большая экономия энергии м. б. достигнута путем применения схемы с тепловым насосом (рис. 10). В данном случае пары дистиллята, выходящие из колонны, сжимаются компрессором до давления, соответствующего требуемой т-ре его конденсации в кубе колонны; при этом отпадает необходимость в дефлегматоре и сокращаются расходы пара и воды. С целью экономии капитальных затрат иногда выгодно использовать вместо неск. простых колонн одну сложную колонну с отпарными секциями (см. ниже) и боковыми отборами отдельных фракций. Такие колонны используют при разделении углеводородных газов и переработке нефти.
Рис. 10. Установка с тепловым насосом: 1-колонна; 2-компрессор; 3Ч флегма; 4-дистиллят.
Типичный пример сложной колонны-колонна атм. перегонки обезвоженной и обессоленной нефти (рис. 11); продукты разделения: газ, состоящий из углеводородов С 2 -С 4; фракция бензина до 180 °С; фракция керосина 160-250 °С;
фракции легкого (220-300 °С) и тяжелого (280-350 °С) дизельных топлив; фракция атм. газойля 350-380 °C; мазут (фракция выше 350-380 °С). Каждый боковой погон из осн. колонны направляется в спец. колонны (секции), где происходит отпарка из него легких фракций. Из отпарных колонн пары возвращаются в осн. колонну, а жидкость отбирается
в виде целевых фракций. Р. используют, наряду с указанными выше областями применения, при получении азота и кислорода из воздуха (см. Воздуха разделение), ряда чистых металлов, тяжелой воды, в пром-сти орг. синтеза и др. В лаб. практике применяют в осн. те же, что и в пром-сти, способы Р., проводимой в стеклянных насадочных либо тарельчатых ректификац. колонках; периодическую Р. используют для разделения небольших кол-в (неск. десятков г), непрерывную-значит. кол-в (сотни и тысячи г) смесей.
Рис. 11. Установка атмосферной перегонки нефти: 1-осн. колонна; 2-отпарные колонны (секции); 3-тарелка питания; 4-отбойник; 5-конденсатор; 6-холодильник; 7-емкость орошения; 8-рабочие тарелки; I-нефть; II - газ; III -бензин; IV-керосин; V, VI-легкое и тяжелое дизельные топлива; VII-атм. газойль; VIII-мазут; IXЧво да; Х-водяной пар.
Р.-один из самых энергоемких хим.-технол. процессов. Поэтому в хим. произ-вах все чаще применяют альтернативные процессы и методы разделения. К ним относят: испарение через мембрану (см. Мембранные процессы разделения), осуществляемое в аппаратах пленочного типа; противоточную кристаллизацию с непрерывным массообменом (экономия энергии достигается благодаря тому, что теплота плавления разделяемых в-в, как правило, существенно меньше, чем теплоты их парообразования; см. также Кристаллизационные методы разделения смесей )и др. Однако, несмотря на все большее распространение этих и иных альтернативных процессов и методов, Р. по-прежнему сохраняет свое значение в хим. отраслях пром-сти, особенно в нефтепереработке и нефтехимии.
Лит.: Коган В. Б., Азеотропная и экстрактивная ректификация, 2 изд., Л., 1971; Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 9 изд., М., 1973, с. 496-546; Багатуров С. А., Основы теории и расчета перегонки и ректификации, 3 изд., М., 1974; Жаров В. Т., Серафимов Л. А., Физико-химические основы дистилляции и ректификации, Л., 1975; Александров И. А., Массопсредача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей, Л., 1975; Кафаров В. В., Основы массопередачи, 3 изд., М., 1979; Гсльперин Н. И., Основные процессы и аппараты химической технологии, кн. 2, М., 1981, с. 513-59; Петлюк Ф. Б., Серафимов Л. А., Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет, М., 1983. В. А. Малюсов.
РЕКТИФИКА́ЦИЯ -и; ж. [от лат. rectificatio - исправление] Спец. Способ разделения компонентов жидких смесей. Р. спирта. Р. бензина.
◁ Ректификацио́нный, -ая, -ое. Р. процесс. Р. аппарат.
* * *
ректифика́ция(от лат. rectus — прямой, простой и …фикация), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты. Основано на многократной дистилляции. В промышленности осуществляют в ректификационных колоннах.
* * *
РЕКТИФИКАЦИЯРЕКТИФИКА́ЦИЯ (от лат. rectus — прямой, простой и facio — делаю), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты. Ректификация основана на многократной дистилляции. В промышленности осуществляют в ректификационных колоннах.
(от позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление * а.rectification; н.Rektifikation; ф.rectification; и.rectificacion) - физ. процесс разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, отличающиеся темп-рами кипения. P. основана на диффузии вещества между неравновесными фазами (жидкостью и паром), сопровождаемой межфазным теплообменом. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте c жидкостью обогащается легколетучими компонентами, a жидкость - труднолетучими. Многократно повторяющееся контактирование фаз осуществляется в ректификац. колоннах, заполненных спец. контактными устройствами: тарелками, насадками, роторами. B тарельчатых ректификационных колоннах используются колпачковые, клапанные, сетчатые, струйные, S-образные тарелки. B насадочных ректификационных колоннах применяются керамич., металлич. кольца Pашига, Палля, спирали, сетки и др. элементы. B роторно-спиральных ректификационных колоннах каждая ступень представляет собой одно- или многоходовую спираль Aрхимеда. P. осуществляется в колоннах высокого давления, атмосферных и вакуумных. B секцию питания колонны вводят нагретое сырьё. C верха колонны отбирают дистиллят (ректификат), обогащенный низкокипящим компонентом смеси, a c низа колонны - остаток, обогащенный высококипящим компонентом.
P. широко применяется в пром-сти для получения мн. продуктов сложного состава (бензин, спец. масла и др.), для выделения индивидуальных веществ (O2, N2, этанол, бензол и др.).Литература: Гальперин H. И., Oсновные процессы и аппараты химической технологии, кн. 1-2, M., 1981; Aлександров И. A., Перегонка и ректификация в нефтепереработке, M., 1981; Cкобло A. И., Tрегубова И. A., Mолоканов Ю. K., Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, 2 изд., M., 1982; Петлюк Ф. Б., Cерафимов Л. A., Mногокомпонентная ректификация: теория и расчет, M., 1983.B. Г. Cпиркин.
(позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление, orrectus - прямой, правильный и facio - делаю) - способ разделения жидких смесей, состоящих из неск. компонентов. Р. осн. на многократном испарении жидкости и конденсации её паров или на однократном испарении смеси с последующей многоступенчатой конденсацией компонентов; осуществляется в ректификац. колоннах. Р. применяют в хим. и нефтеперерабатывающей (напр., для выделения жидких топлив) пром-сти, в цветной металлургии (для разделения хлоридов разл. металлов), для разделения сжиженных газов, получения особо чистых в-в. См. рис.
К ст. Ректификация. Схема ректификационной установки: I - колонна; II - куб колонны с нагревательным элементом для подвода теплоты к кипящей в кубе жидкости; III - конденсатор; IV - холодильник; 1, 2, 2', 3 и 3' - ректификационные тарелки; С - смесь, подлежащая разделению; П - пар; Ж - жидкость; Ф - часть конденсата (флегма) для орошения колонны; Д - готовый продукт (дистиллят)
РЕКТИФИКАЦИЯ — способ разделения жидких смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов, на их составные части; основан на многократном испарении жидкости и раздельной конденсации паров её компонентов в особых перегонных аппаратах — ректификационных колоннах. В промышленности используют ректификационные колонны различных конструкций. Работают они в большом интервале температур, могут функционировать в условиях очень глубокого вакуума млн. высокого давления. Разделение жидкостей по температурам кипения — один из важнейших процессов хим. технологии. Способ широко применяют для получения бензина, керосина и различных масел из нефти, спирта-ректификата — из др. исходных продуктов; из сжиженных газов при Р. получают чистые кислород, азот, метан, гелий, аргон, неон и др. Р. используют не только для разделения компонентов и выделения ценного продукта, но и для удаления нежелательных примесей.
purification, rectification
* * *
ректифика́ция ж.fractional distillation, fractionation, rectification
конта́ктная ректифика́ция — contact rectification
непреры́вная ректифика́ция — continuous rectification
периоди́ческая ректифика́ция — batch rectification
экстракти́вная ректифика́ция — extraction rectification
* * *
fractionation
ж. хим.
rettificazione f
матем., техн., физ.
ректифіка́ція
- контактная ректификация
- непрерывная ректификация- периодическая ректификация
- ректификация бензола
- экстрактивная ректификация
матем., техн., физ.
ректифіка́ція
- контактная ректификация
- непрерывная ректификация- периодическая ректификация
- ректификация бензола
- экстрактивная ректификация
(от лат. rectus - прямой, простой и ...фикация), разделение многокомпонентных жидких смесей на отд. компоненты. Основано на многократной дистилляции. В пром-сти осуществляют в ректификац. колоннах.
Уточнение или исправление данных о моменте рождения (неизвестных или искаженных). Ректификация может основываться на: 1. "Пренатальной эпохе" - дуге движения Луны, которая по Е.Х. Бейли должна находиться в определенных отношениях с Асцендентом при рождении; 2. Сопоставление положения планет по домам и характера и обстоятельств жизни человека; 3. Датах важных событий, исчисляемых по дирекциям: несчастные случаи, болезни, смерть родителей, получение наград, почестей, женитьба, рождение ребенка. Предлагались и другие методы, но они не получили общего одобрения.
Ректификация - осуществляемое в специальных аппаратах разделение многокомпонентных жидких смесей на практически чистые компоненты
Источник: Постановление Росстата от 29.09.2004 № 43 (редакция от 21.11.2007) "Об утверждении Порядка заполнения и представления формы федерального государственного статистического наблюдения № 1-алкоголь "Сведения о производстве и отгрузке спирта этилового, спиртосодержащей, алкогольной продукции и розливе алкогольной продукции"
Большой Энциклопедический словарь. 2000.