Cтраница 1
Многократное повторение процесса испарения и конденсации часто приводит к разделению смеси на компоненты, но процесс этот даже для двухкомпонентных систем чрезвычайно длителен. При большем числе компонентов возникают еще большие трудности, которые могут быть устранены применением так называемой фракционной перегонки. В результате этогсг процесса образуется ряд резко отграниченных друг от друга фракций, кипящих в узких температурных пределах. Это достигается конденсацией пара и возвращением части возникшей при этом жидкости в перегонную колбу. Весь процесс проводят в одном специальном приборе-перегонной или ректификационной колонне, снабженной перегонной колбой, приемником и холодильником. [1]
Многократное повторение процесса испарения и конденсации часто приводит к разделению смеси на компоненты, но процесс этот даже для двухкомпонентных систем чрезвычайно длителен. При большем числе компонентов возникают еще большие трудности, которые могут быть устранены применением так называемой фракционной перегонки. В результате этого процесса образуется ряд резко отграниченных друг от друга фракций, кипящих в узких температурных пределах. Это достигается конденсацией пара и возвращением части возникшей при этом жидкости в перегонную колбу. Весь процесс проводят в одном специальном приборе - перегонной или ректификационной колонне, снабженной перегонной колбой, приемником и холодильником. [2]
Следовательно, жидкость и пар в результате многократного повторения процессов испарения и конденсации все время обмениваются компонентами. Этот процесс можно уподобить последовательному повторению процесса простой перегонки с загрузкой в колбу каждый раз отгона от предыдущей перегонки. Очевидно, что при разгонке бинарной смеси в результате ректификации пар наверху колонки, а следовательно, и отбираемый конденсат, будет сильно обогащен низкокипящим компонентом, а пар внизу колонки, а следовательно, и жидкость в колбе, наоборот, - высококипящим. [3]
Таким образом, более или менее полное разделение компонентов смеси требует многократного повторения процессов испарения и конденсации. [4]
Следовательно, жидкость и пар по всей высоте колонки обмениваются компонентами. Многократное повторение процессов испарения и конденсации приводит к тому, что наверху колонки концентрируется низкокипящий компонент, который и отбирается постепенно через конденсатор и холодильник в приемник, а в колбу стекает высококипящий компонент, который отбирается в виде остатка от перегонки. [5]
В химической технологии большое значение имеют процессы диффузионного обмена веществом между фазами. Перегонка представляет собой многократное повторение процессов испарения и конденсации при переменном составе жидкой смеси. Поглощение газа жидкостью подобно процессу конденсации, с той лишь разницей, что к диффузионному сопротивлению газа добавляется диффузионное сопротивление конденсированной фазы. Если абсорбция не сопровождается медленными химическими реакциями, то на поверхности устанавливается равновесие между концентрациями диффундирующего вещества в газовой и жидкой фазах. При стационарном протекании процесса он может быть описан моделью двух пленок: газовой и жидкой. [6]
Ректификация - это способ разделения или очистки жидкостей с достаточно близкими температурами кипения путем перегонки с применением специальных колонок, в которых поднимающиеся пары взаимодействуют со стекающей навстречу им жидкостью ( флегмой), образующейся в результате частичной конденсации паров. В результате многократного повторения процессов испарения и конденсации пары обогащаются легкокипящим компонентом, а высококипящий компонент стекает вместе с флегмой в перегонную колбу. [7]
Поэтому почти во всех случаях разделения изотопов необходимо применять метод, позволяющий усилить эти ничтожные различия. Точно так же ректификационная колонка усиливает незначительные различия в летучести жидкостей многократным повторением процесса испарения по ее длине. Фактически, математические методы решения проблемы конструирования дистилляционной аппаратуры могут быть использованы для решения проблемы разделения изотопов. [8]
Принцип работы лабораторных ректификационных установок заключается в том, что пары жидкости из колбы или куба отводятся не в конденсатор, как при простой перегонке, а поступают в ректификационную колонку, чаще всего насадочного типа. Поднимаясь по колонке, пары достигают верха и оттуда поступают в дефлегматор-конденсатор, где они конденсируются. Полученный конденсат частично отбирается через холодильник в приемник, но большая его часть вновь попадает в колонку, стекая по насадке сверху вниз. Эта часть конденсата называется флегмой. Таким образом, в колонке образуются два потока: нагретые пары движутся по колонке снизу вверх, а охлажденная жидкая флегма - сверху вниз. Между жидкой и паровой фазами по всей высоте колонки происходит интенсивный теплообмен. В результате нагретые пары испаряют из жидкой фазы наиболее летучие компоненты, а более холодная флегма конденсирует из паров наименее летучие составные части. При этом теплота конденсации нижележащего слоя используется для испарения жидкости вышележащего слоя. Следовательно, жидкость и пар в результате многократного повторения процессов испарения и конденсации все время обмениваются компонентами. Этот процесс можно уподобить последовательному повторению процесса простой перегонки, если в колбу каждый раз загружать отгон от предыдущей перегонки. [9]