1.4. Простая перегонка

Простая перегонка– процесс разделения смесей взаимно растворимых жидкостей путём однократного испарения части разделяемой смеси и последующей конденсации образовавшихся паров. Процесс основан на различии составов кипящей многокомпонентной жидкости и равновесного с ней пара, что является следствием различной летучести компонентов.

Рис. 36. Установка периодической перегонки:

1 – куб-кипятильник, 2 – конденсатор-холодильник, 3 – сборник дистиллята, 4 – паропровод, 5 – змеевик нагревателя, 6 – брызгоотбойник

Обычно процесс перегонки проводят периодически (рис. 42), хотя в принципе этот процесс можно организовать и непрерывно. При периодической перегонке жидкость постепенно испаряется; образующиеся при этом пары непрерывно отводятся из куба-кипятильника и конденсируются с получением дистиллята. Доля низкокипящего компонента в равновесном с кипящей жидкостью паре выше, чем в жидкости, поэтому получаемый при конденсации пара дистиллят отличается по составу от исходной жидкости. При периодической перегонке содержание низкокипящего компонента в кубовой жидкости уменьшается, в результате содержание низкокипящего компонента в паре, а, следовательно, и в дистилляте также постепенно уменьшается. Благодаря этому при периодической перегонке можно получить различные по составу фракции дистиллята. Наиболее чистыми (обогащёнными низкокипящим компонентом) будут первые фракции дистиллята.

Рис. 37. Внешний вид установки простой перегонки

Степень разделения компонентов в условиях простой перегонки может быть повышена применением дефлегмации(рис. 38). В этом случае пары из куба-кипятильника поступают в дефлегматор, где они частично конденсируются. В конденсат при дефлегмации переходит преимущественно высококипящий компонент, и доля низкокипящего компонента в парах и в образующемся из паров дистилляте повышается. Таким образом, применение дефлегматора приводит к уменьшению количества получаемого дистиллята, но повышению его качества. Полученный в дефлегматоре конденсат, возвращаемый в куб-кипятильник, называют флегмой.

При разделении термически нестойких веществ простую перегонку проводят под вакуумом, благодаря чему температура кипения снижается. Снижения температуры кипения можно достичь, проводя перегонку с водяным паром или другими носителями, например, азотом. Перегонка с водяным паром дешевле перегонки под вакуумом, однако имеет дополнительное ограничение – разделяемые вещества должны быть нерастворимы в воде.

Достоинства и недостатки простой перегонки

Установки простой перегонки отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью, по сравнению с ректификационными установками. Энергетические затраты при простой перегонке также ниже, чем при ректификации. Однако степень разделения при простой перегонке невысока, особенно при близкой летучести разделяемых компонентов. Это значительно ограничивает применение простой перегонки, поэтому, как правило, она применяется для предварительного (грубого) разделения жидких смесей.

Периодическая перегонка отличается низкой производительностью по сравнению с аппаратами непрерывного действия. При этом периодическая перегонка обеспечивает несколько лучшее разделение компонентов, чем непрерывная, а также позволяет собирать различные по составу фракции дистиллята.

Перегонка с дефлегмацией даёт более тщательное разделение компонентов, однако является и более энергоёмким процессом. Фактически, перегонка с дефлегмацией занимает промежуточное положение между простой перегонкой и ректификацией по качеству дистиллята и энергоёмкости процесса.

Рис. 38. Установка непрерывной перегонки с дефлегматором:

1 – куб-кипятильник, 2 – дефлегматор, 3 – конденсатор-холодильник, 4 – паропровод, 5 – трубчатка греющей камеры, 6 – брызгоотбойник