Rektifikacija je tehnoloka operacija kojom se kapljevita smjesa

  • Slides: 21
Download presentation
Rektifikacija • je tehnološka operacija kojom se kapljevita smjesa više puta djelomično isparava i

Rektifikacija • je tehnološka operacija kojom se kapljevita smjesa više puta djelomično isparava i pri tome dobivene pare kondenziraju • Ostvaruje se višekratnim kontaktom pare i kapljevite smjese • Pri svakom kontaktu dio uglavnom teže hlapive komponente iz pare kondenzira a iz kapljevite smjese isparava uglavnom dio lakše hlapive komponente • Tako se povećava molni udio lako hlapive komponente u pari i nakon dovoljnog broja kontakata pare i kapljevite smjese dobije se traženi udio lakše hlapive komponente ili komponenti u pari koja se na vrhu kolone odvodi u 1 deflegmator

 • iz deflegmatora se dio kondenzata kao flegma – refluks L vraća u

• iz deflegmatora se dio kondenzata kao flegma – refluks L vraća u kolonu za škropljenje (kontakt s parom) a drugi dio se odvodi kao rektifikant –destilat D. • Ostatak u rektifikacijskom kotlu W – uglavnom teže hlapive komponente ili komponenta • Kontinuirano i diskontinuirano • Rektifikacione kolone, grijalice polazne kapljevite smjese, kotla, deflegmatora i izmjenivača topline za pothlađivanje kondenzata • Pod napajanja • Iznad poda napajanja – kontinuirana – pojačavanje • Ispod poda napajanja – kontinuirana – iscrpljivanja • Spojna kolona 2

3

3

 • Svaki pod kolone vrši ulogu destilacionog kotla i kondenzatora. • Podovi s

• Svaki pod kolone vrši ulogu destilacionog kotla i kondenzatora. • Podovi s otvorima na podu – para u obliku malih mjehurića prolazi kroz otvore na podu i sloj flegme na podu • Tlak pare je dovoljno velik da spriječava prolaz flegme kroz otvore na podu tako da se i kod ovih kolona flegma preljeva kroz prelivne cijevčice ugrađene u podu • Radi pojednostavljenja regulacije kolone deflegmator se postavlja bliže dnu kolone a flegma se pumpom vraća u kolonu • Rektifikacioni kotao može biti ispod ili pored kolone • Iznimno se koriste diskontinuirani rektifikacijski uređajisamo kada treba rektificirati male količine smjesa 4

5

5

6

6

Jednadžbe pravaca pojačavanja i iscrpljivanja • molni protok sirovine S (mol/s) je: S =D+W

Jednadžbe pravaca pojačavanja i iscrpljivanja • molni protok sirovine S (mol/s) je: S =D+W • Xs, Xd, Xw ( mol. A/mols) Xs S=DXd+W Xw • Bilanca n-tog poda kad na pod ulazi Vn+1 (mol/s) pare s ( n+1 ) poda, odlaženje Vn pare, dolaženje na pod Ln-1 flegme s (n-1) poda i odlaženje Ln flegme može se prikazati: Vn+1+Ln-1 =Vn+Ln 7

8

8

 • Bilanca topline n-tog poda može se prikazati. Vn+1 i”m(n+1)+Ln-1 im(n-1)=Vn i”mn+Lnimn •

• Bilanca topline n-tog poda može se prikazati. Vn+1 i”m(n+1)+Ln-1 im(n-1)=Vn i”mn+Lnimn • i”m, im molna entalpija pare i flegme • Objedinjavanjem gornjih jednadžbi: Vn(i”m(n+1)-i”mn) + Ln(i”m(n+1) – imn) = Ln-1 (i”m(n+1) im(n-1)) • Komponente u smjesi koje se malo razlikuju po kemijskim svojstvima imaju približno jednaku molnu toplinu isparavanja pa entalpija smjese ne ovisi o sastavu smjese: i”m(n+1) i”mn imn im(n-1) • Pa je: Ln =Ln-1 9

Molni protok flegme približno je jednak u bilo kojem presjeku kolone ako entalpija smjese

Molni protok flegme približno je jednak u bilo kojem presjeku kolone ako entalpija smjese ne ovisi o sastavu smjese, pa je molni protok pare u bilo kojem presjeku kolone konstantan: Vn+1=Vn Bilanca mase n-tog poda pojačavajućeg dijela kolone je: Vn+1=Ln+1+D Bilanca lakše hlapive komponente struje pare i flegme između n-tog i (n+1)-tog poda je: Vn. Yn=Ln+1 Xn+1+DXd Yn -molni udio lakše hlapive komponente u pari koja napušta n-ti pod 10

(PRAVAC POJAČAVANJA) • Obično se prikazuje u drugom obliku: • Omjer molnog protoka flegme

(PRAVAC POJAČAVANJA) • Obično se prikazuje u drugom obliku: • Omjer molnog protoka flegme L i rektifikata D naziva se flegmovni broj: • Dijeljem sa D dobije se: 11

12

12

 • Bilanca mase m-tog poda iscrpljujućeg dijela kolone može se prikazati (dio 3)

• Bilanca mase m-tog poda iscrpljujućeg dijela kolone može se prikazati (dio 3) molnim protokom flegme sa (m+1)- tog poda na m-ti pod kolone: Lm+1=Vm+W • Vm - molni protok pare sa m-tog na (m+1) pod kolone • W - molni protok ostatka iz rektifikacionog kotla • Bilanca lakše hlapive komponente m-tog poda iscrpljujućeg dijela kolone (dio 3): • Lm+1 Xm+1=Vm. Ym+WXw 13

Molni udio lakše hlapive komponente u pari koja se podiže sa m-tog poda: •

Molni udio lakše hlapive komponente u pari koja se podiže sa m-tog poda: • Molni udi lakše hlapive komponente u pari koja se podiže sa m-tog poda: Ym= [Lm+1/(Lm+1 W)]Xm+1+ [W/(Lm+1 W)]Xw Pravac iscrpljivanja 14

 • Ako se razlika molnih protoka flegme pojačavajućeg Ln i iscrpljujućeg Lm dijela

• Ako se razlika molnih protoka flegme pojačavajućeg Ln i iscrpljujućeg Lm dijela kolone na 1 mol kapljevite smjese S izrazi sa: • Iz navedenog slijedi da je razlika molnih protoka pare pojačavajućeg Vn i iscrpljujućeg Vm dijela kolone na 1 mol kapljevite smjese S: 15

ims – molna entalpija polazne kapljevite smjese S i’’m- molna entalpija pare na gornjem

ims – molna entalpija polazne kapljevite smjese S i’’m- molna entalpija pare na gornjem podu kolone iscrpljivanja 16

17

17

 • Za navedeno je uvjet da entalpije kapljevine su jednake između svih podova

• Za navedeno je uvjet da entalpije kapljevine su jednake između svih podova kolone • Napojni pravac na kome se nalazi točka presjeka pravca iscrpljivanja i pojačavanja je: 18

19

19

Grafička metoda određivanja broja idealnih podova • Dvojne kapljevite smjese – Mc. Cabe i

Grafička metoda određivanja broja idealnih podova • Dvojne kapljevite smjese – Mc. Cabe i Thiele-ova metoda uz pretpostavku da je molni protok faza konstantan • Broj idealnih podova se određuje iz XY – dijagrama • Ucrtava se ravnotežna krivulja i dijagonala Y=X, te pravci iscrpljivanja i pojačavanja • Pravac pojačavanja iz točke Xd • Nagib pravca jednak je omjeru molnih protoka flegme i pare u dijelu kolone pojačavanja • Pravac iscrpljivanja iz točke Xw 20

 • Nagib je jednak omjeru molnog protoka flegme i pare dijela kolone iscrpljivanja

• Nagib je jednak omjeru molnog protoka flegme i pare dijela kolone iscrpljivanja • Pravci se sijeku u točci čija je apscisa Xs • Idealni pod je pojam koji upućuje da se para koja s prethodnog poda ulazi u flegmu na narednom podu se do te mjere promješa s flegmom da se s poda izdvaja para koja ima ravnotežni sastav s flegmom koja napušta pod 21