Уикипедия

Ректификация: Разлика между версии

Интерактивен преглед на историята
← По-стара редакцияПо-нова редакция →
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
ВизуаленУикитекст
Bubev (беседа | приноси)
1 редакция
Редакция без резюме
тези неща не се пишат с ударения
Ред 1:
'''Ректификацията''' е метод за разделяне на [[смес]] от [[течност]]и, който се базира на различната [[летливост]] (различната [[температура на кипене]]) на отделните вещества. Образно казано ректификацията е '''многократна [[дестилация]]'''. За разлика от дестилацията при този метод могат да се постигнат много високи чистоти на отделните компоненти. Това е най-значимият метод за разделяне на смеси в химическата, нефтохимическата и др. индустрия, който е отговорен за голяма част от консумираната [[енергия]] от тези индустрии.
В нефтохимическата индустрия методът служи за разделяна на [[нефт]]а на [[пропан-бутан]], [[бензин]], [[дизел]], [[самолетно гориво]], [[керосин]], [[двигателно масло|смазочни масла]], [[битум]]и и др. В хранително-вкусовата промишленост се използва например за получаване/пречистване на [[етанол]], [[етерично масло|етерични масла]] и др. Типичен пример е и разделянето на (втечнен) [[въздух]] на отделни фракции богати на [[азот]], [[кислород]] и пр.
 
 
== Принцип и апарати ==
Ректификацията се базира на различната летливост на отделните вещества. При достигане на [[равновесие]] между пáрнапарна и течна [[фаза]] пáритепарите са по-богати на леснолетливи компоненти а течността на компоненти с по-висока температура на кипене. ▼
 
При обикновената [[дестилация]] (напр. разделяне на смес от [[етанол]] и [[вода]]: варене на [[ракия]] и др.) част от течността се изпарява и след това кондензира. Докато изходната смес съдържа 8-10% етанол кондензатът е 35-40% етанол а остатъчният продукт само 1-2% етанол (данните са приблизителни). За по-нататъшно разделяне кондензатът може да се подаде във втори дестилационен апарат. След разделяне се получава кондензат с 50-60% етанол и остатъчен продукт с 15-20% алкохол (данните са измислени). Полученият във втория апарат кондензат може отново да се раздели и т.н. (многократна дестилация) с цел да се постигне по-високо съдържание на етанол. Така описаният процес е изключително енергоемък, изисква няколко апарата (2×изпарител + 2×кондензатор), освен това остатъчният продукт от вторият дестилатор съдържа значителни количества етанол, който трябва да се извлече (отново чрез дестилация). ▼
▲Ректификацията се базира на различната летливост на отделните вещества. При достигане на [[равновесие]] между пáрна и течна [[фаза]] пáрите са по-богати на леснолетливи компоненти а течността на компоненти с по-висока температура на кипене.
 
▲При обикновената [[дестилация]] (напр. разделяне на смес от [[етанол]] и [[вода]]: варене на [[ракия]] и др.) част от течността се изпарява и след това кондензира. Докато изходната смес съдържа 8-10% етанол кондензатът е 35-40% етанол а остатъчният продукт само 1-2% етанол (данните са приблизителни). За по-нататъшно разделяне кондензатът може да се подаде във втори дестилационен апарат. След разделяне се получава кондензат с 50-60% етанол и остатъчен продукт с 15-20% алкохол (данните са измислени). Полученият във втория апарат кондензат може отново да се раздели и т.н. (многократна дестилация) с цел да се постигне по-високо съдържание на етанол. Така описаният процес е изключително енергоемък, изисква няколко апарата (2×изпарител + 2×кондензатор), освен това остатъчният продукт от вторият дестилатор съдържа значителни количества етанол, който трябва да се извлече (отново чрез дестилация).
 
Принципът на ректификацията е следният: парите от първият дестилатор се подават директно във втория, където при контакт с намиращата се там течност настъпва тяхната частична кондензация. Топлината отделена при кондензацията изпарява част от течността във втория дестилатор. Остатъчният продукт от втория дестилатор се подава във първия дестилатор. По този начин се спестяват един кондензатор и един изпарител и се отвежда/подава по-малко енергия. В индустрията процесът се извършва в апарати, наречени '''ректификационни колони'''. Те представляват високи цилиндрични съдове в които са разположение една над друга прегради ('''тарелки'''), които задържат определено количество течност. Всяка тарелка отговаря приблизително на един от описаните по-горе дестилатори. Ректификацията е изключително енергоемък метод и е отговорен за голяма част от консумираната от химическата индустрия енергия. Въпреки това той е често най-икономичния метод за разделяне (в сравнение с обикновена [[дестилация]], [[екстракция]] и др.)
 
=== Ректификационни колони ===
 
[[Файл:Colonne_distillazione.jpg|ляво|мини|300п|Ректификационни колони]]
[[Файл:Crude_Oil_Distillation-en.svg|дясно|мини|200п|Разделяне на нефт]]
<!-- [[Файл:Continuous_Fractional_Distillation.PNG|ляво|мини|200п|Схема на ректификационна колона с няколко продукта]] -->
В долната част на колоната обикновено се намира [[топлообменник|изпарител]], който изпарява част от течността. При издигането си нагоре пáратапарата влиза в контакт с намиращата се на '''тарелките''' течност, като част от нея кондензира, докато част от течността се изпарява.
При това пáритепарите се обогатяват на компонент(и) с по-ниска температура на кипене, а течността на компонент(и) с по-висока температура на кипене. В горната част на колоната се намира [[топлообменник|кондензатор]], който втечнява част от пáратапарата и я връща в колоната (нарича се флегма). Течността се спуска под действието на [[земно притегляне|силата на тежестта]] надолу и влиза в контакт с парата на всяка от тарелките. Броят на тарелките е важен за достатъчното разделяне на компонентите, по-голям брой тарелки (по-висока колона) водят до по-добро разделяне на компонентите. Най-висока е температурата долу в изпарителя а най-ниска в горната част на колоната. Този температурен профил се получава заради различните температури на кипене на отделните вещества.
 
Типичната колона за разделяне на смеси дава два продукта (съответно горе (дестилат) и долу). Разделянето на смес от няколко компонента на чистите вещества не е възможно с една единствена колона. При три компоненти (A,B и C), в зависимост от фазовото равновесие, са възможни например следните варианти: А излиза като чист продукт (горе/долу), (долу/горе) смес от B+C; B излиза като чист продукт (горе/долу), (долу/горе) смес от А+C и т.н. При всички случаи смесите (А+C или B+C) се подават във втора ректификационна колона. Когато не се цели разделянето на чисти компоненти а разделяне на базата на някакъв температурен интервал (например разделянето на нефта на фракции с различни интервали на кипене: пропан-бутан, бензин, дизел и др.) продуктите (фракциите) се отвеждат и от средата на колоната.
 
При наличието на [[ацеотроп]] в системата компонентите не могат да се разделят напълно, един от продуктите е винаги ацеотропната смес. В този случай се прилагат специални методи (ректификация при две различни налягания, ацеотропна ректификация и др.).
 
За осъществяване разделянето на смеси, в които компонентите притежават ниска относителна летливост, понякога се налага добавянето на допълнителни компоненти към сместа. Тези вещества се наричат [[разделящи агенти]] и имат за цел да повишат степента на разделяне или да изведат нежелани примеси в дестилата или в кубовия остатък. При добавянето на вещество, образуващо ацеотроп с някой от компонентите в сместа, ректификацията се нарича ацеотропна. При добавянето на разтворител, който има ниска относителна летливост, но увеличава летливостта на даден компонент и едновременно извлича други, става дума за [[екстракционна ректификация]]. Разделящите агенти и за двата вида ректификация се подават обикновено на по-висока тарелка, от тази на захранващия поток. Разликата между двата вида е в това, че при [[ацеотропната ректификация]] получения ацеотроп най-често има температура на кипене по-ниска от тази на сместа и се извежда от колоната като дестилат, а при екстракционната ректификация екстрахиращия агент се извежда заедно с по-високо кипящата фракция като кубов остатък.
 
=== Тарелки ===
 
[[Файл:Colonna_di_distillazione_a_piatti.png|300п|ляво|мини|Принципно действие на звънчеви тарелки]]
[[Файл:Kolonnenböden.png|300п|мини|дясно|Тарелки (от горе надолу: звънчеви, ситести, с вентили)]]
 
Тарелките представляват метални прегради, които имат за цел да задържат част от спускащата се надолу течност и да осигурят добър контакт с издигащите се нагоре пáрипари. Те са снабдени с различни приспособления ('''звънци''', '''вентили''' или обикновени отвори), които принуждават парите да минат през течността под формата на мехури, пяна и пр. При това се извършва интензивен обмен на енергия и вещества между течната и парната фаза. Една тарелка съответства приблизително на един обикновен дестилатор.▼
 
▲Тарелките представляват метални прегради, които имат за цел да задържат част от спускащата се надолу течност и да осигурят добър контакт с издигащите се нагоре пáри. Те са снабдени с различни приспособления ('''звънци''', '''вентили''' или обикновени отвори), които принуждават парите да минат през течността под формата на мехури, пяна и пр. При това се извършва интензивен обмен на енергия и вещества между течната и парната фаза. Една тарелка съответства приблизително на един обикновен дестилатор.
 
 
 
 
 
 
 
{{Br}}
 
=== Пълнеж ===
 
 
 
Вместо тарелки колоните могат да съдържат насипен пълнеж от различни керамични, метални или пластмасови елементи (рашигови пръстени, седла и др.). Течността образува тънък филм по повърхността на пълнежа, при което се постига много голяма масо- и топлообменна повърхност.
[[Файл:RaschigRings005.JPG|ляво|мини|200п|Рашигови пръстени]]
[[Файл:Sattel-Füllkörper.jpg|дясно|мини|200п|Керамични седла]]
[[Файл:Hacketten-Füllkörper.JPG|дясно|мини|200п|Пластмасов елемент]]
 
{{Br}}
== Виж също ==
 
 
== Източници ==
 
 
[[Категория:Химическа промишленост]]
 
[[de:Rektifikation (Verfahrenstechnik)]]
[[en:Rectification (chemistry)]]
[[pl:Rektyfikacja (destylacja)]]
Взето от „https://bg.wikipedia.org/wiki/Ректификация“.