Экстрактивная и азеотропная ректификация

Уровень трудности разделения смесей может быть оценён с помощью относительной летучести, для идеальных растворов равной отношению давлений насыщенных паров компонентов. Если относительная летучесть незначительно превышает единицу, смесь является трудно разделяемой. Для разделения такой смеси целесообразно использование методов, основанных на введении в разделяемую смесь дополнительного компонента, называемого разделяющим агентом, который позволяет изменять относительную летучесть компонентов.

При экстрактивной ректификациидобавляемый компонент лучше растворяет (связывая) один из компонентов разделяемой смеси с близкими летучестями. При этом понижается давление насыщенных паров лучше растворимого в разделяющем агенте компонента. Второй компонент разделяемой смеси, плохо растворимый в разделяющем агенте, в результате будет иметь большее давление насыщенных паров. Благодаря этому увеличивается относительная летучесть в системе. Резкое увеличение относительной летучести при этом облегчает разделение исходных компонентов. Добавляемый компонент остаётся в кубовой жидкости вместе с менее летучим компонентом, что влечёт за собой необходимость дополнительного разделения кубовой жидкости, для извлечения из неё добавляемого компонента.

Рис. 41. Насадочная ректификационная колонна с кипятильником и дефлегматором:

1 – сегменты насадки, 2 – тарелка питания, 3 – перераспределительная тарелка, 4 – люки для загрузки насадки, 5 – люки выгрузки насадки, 6 –кипятильник, 7 – дефлегматор, 8 – флегмоделитель

При азеотропной ректификациидобавляемый компонент образует с компонентами разделяемой смеси один или несколько азеотропов. Поскольку смеси азеотропного состава обычно более летучи, чем образующие их компоненты, то добавляемый компонент уходит в дистиллят, унося с собой преимущественно один из разделяемых компонентов. Полученный таким путём дистиллят в дальнейшем разделяют, выделяя из него добавляемый компонент.

Наиболее сложной задачей при использовании методов экстрактивной и азеотропной ректификации является выбор добавляемого компонента, который должен удовлетворять следующим условиям:

1) обеспечивать возможно большее повышение относительной летучести разделяемых компонентов;

2) достаточно легко регенерироваться (извлекаться из кубовой жидкости при экстрактивной ректификации и из дистиллята при азеотропной ректификации);

3) обладать достаточной растворимостью в разделяемой смеси для предотвращения расслаивания жидкости при температурном режиме в колонне;

4) быть безопасным в обращении, доступным и дешёвым, термически стабильным.

Если в качестве добавляемого компонента используют растворимые твёрдые вещества, то такой процесс разделения называют солевой ректификацией.