Процесс ректификации бинарной смеси

Ректификацией называют процесс тепло- и массообмена между потоками неравновесных жидкости и пара обычно с противоположной схемой движения в адиабатическом аппарате с постоянным давлением. Ректификация является массообменным процессом, в котором можно получить низко- и высококипящие компоненты высокой частоты. Для осуществления процесса ректификации необходимо организовать движение неравновесных пара и жидкости и обеспечить достаточную поверхность контакта между ними.

Сущность процесса ректификации состоит в том, что образующуюся при испарении жидкой бинарной смеси парообразную смесь низко- и высококипящего компонента пропускают через жидкость с меньшим содержанием высококипящего компонента. Поскольку жидкость содержит меньшее количество высококипящего компонента и большее количество низкокипящего компонента, она имеет более низкую температуру, чем проходящий через нее пар. Это вызывает конденсацию высококипящего компонента из пара и обогащение им жидкости с одновременным испарением из жидкости низкокипящего компонента, т.е. обогащение им пара над жидкостью. Такого рода процесс происходит многократно, до тех пор, пока не получится пар, состоящий почти из одного низкокипящего компонента и жидкость, представляющая почти чистый высококипящий компонент.

Наиболее широко процесс ректификации используется в криогенной технике - воздухоразделительных установках. Низкокипящим компонентом в них является азот, высококипящим компонентом - кислород.

  Рис. 33. T-p-i-x-y номограмма смеси азот-кислород (номограмма Герша-Цеханского)

В расчетах воздухоразделительных установок для определения характеристик разделяемых компонентов и смеси, а также для определения тепловых эффектов используются рабочие диаграммы. Очень широко используется номограмма T-p-i-x-y Герша-Цеханского. По этой номограмме можно определить абсолютное давление, температуру, энтальпию, содержание азота и кислорода в кипящей жидкости и равновесном с нею паре. Диапазон давлений в номограмме составит 0,5-15кг×с/см², температур - 75-115 К. Левая область номограммы представляет область жидкости, правая - область пара.

Пример определения концентраций пара и жидкости по номограмме для p_a=5 кгс/см² и T=102°K представлен на рис. 33.

Дата добавления: 2015-07-24