WikiDer > Периодическая перегонка

Batch distillation

Периодическая перегонка[1] относится к использованию дистилляция партиями, что означает, что смесь перегоняется, чтобы разделить ее на составляющие фракции, прежде чем перегонка будет снова загружена дополнительным количеством смеси, и процесс повторяется. Это контрастирует с непрерывная перегонка где сырье добавляется и дистиллят отводится без перебоев. Периодическая дистилляция всегда была важной частью производства сезонных продуктов с низкой производительностью и высокой чистотой. химикаты. Это очень частый процесс разделения в фармацевтическая индустрия.

Пакетный выпрямитель

Схема выпрямителя периодического действия

Самая простая и наиболее часто используемая конфигурация периодической дистилляции - это пакетный выпрямитель, в том числе перегонный куб и горшок еще.Компонентный выпрямитель состоит из емкости (или ребойлер), ректификационная колонна, а конденсатор, некоторые средства отщепления части конденсированный пар (дистиллят) как рефлюкс, и один или несколько получателей.

Кастрюля наполняется жидкой смесью и нагревается. Пар течет вверх в ректификационной колонне и конденсируется вверху. Обычно весь конденсат сначала возвращается в колонну в виде рефлюкс. Такое контактирование пара и жидкости значительно улучшает разделение. Обычно этот шаг называется запуском. Первый конденсат - это голова, и он содержит нежелательные компоненты. Последний конденсат - это финты и это тоже нежелательно, хотя и добавляет аромата. Между ними находится сердце и это формирует желаемый продукт.

Голову и финты можно выбросить, кипятить с обратным холодильником или добавить в следующую партию сусла / сока в соответствии с практикой дистиллятора. Через некоторое время часть конденсата верхнего погона непрерывно отводится в виде дистиллята и накапливается в приемниках, а другая часть возвращается в колонну в виде флегмы.

Из-за различий в давлении паров дистиллята со временем будет происходить изменение ректификации верхнего погона, так как уже на ранней стадии периодической дистилляции дистиллят будет содержать высокую концентрацию компонента с более высокой относительной летучестью. Поскольку подача материала ограничена и более легкие компоненты удаляются, относительная доля более тяжелых компонентов будет увеличиваться по мере продвижения перегонки.

Стриппер партии

Схема стриппера периодического действия

Другая простая конфигурация периодической дистилляции - это стриппер. Стриппер партии состоит из тех же частей, что и выпрямитель партии. Однако в этом случае емкость для загрузки находится над отпарной колонной.

Во время работы (после загрузки емкости и запуска системы) высококипящие компоненты в основном отделяются от загружаемой смеси. Жидкость в кастрюле обеднена высококипящими компонентами и обогащена низкокипящими. Высококипящий продукт направляется в нижние приемники продукта. Остаточный низкокипящий продукт выводится из загрузочного резервуара. Этот режим периодической дистилляции очень редко применяется в промышленных процессах.

Схема колонны среднего сосуда

Колонна среднего сосуда

Третья возможная конфигурация колонны периодического действия - это колонна среднего сосуда. Колонна среднего сосуда состоит как из секции ректификации, так и из секции отпарки, а емкость для загрузки расположена в середине колонны.

Технико-экономические исследования

Как правило, технико-экономические обоснования периодической дистилляции основаны на анализе следующих карт:

  • Кривая остатка карта
  • неподвижная карта пути
  • карта пути дистиллята
  • различные карты профилей столбцов

В ходе технико-экономического обоснования делаются следующие основные упрощающие допущения:

  • бесконечное количество стадий равновесия
  • бесконечный коэффициент рефлюкса
  • незначительная задержка лотка в двух секциях колонны
  • квазистационарное состояние в колонке
  • постоянное молярное переполнение

Бернот и другие.[2] использовали области периодической дистилляции для определения последовательности фракций. По словам Юэлла и Уэлча,[3] область периодической дистилляции дает те же фракции при ректификации любой смеси, находящейся внутри нее. Бернот и другие.[2] исследовали дистиллятный и дистиллятный тракты для определения границ области при большом количестве стадий и высокой степени орошения, названном максимальным разделением. Фам и Доэрти в новаторской работе[4] описали структуру и свойства карт кривых остатков для тройных гетерогенных азеотропных смесей. В их модели возможность разделение фаз конденсированного пара пока не учитывается. Особые точки на картах кривой остатка, определенные этим методом, были использованы Родригес-Донисом для определения областей периодической дистилляции. и другие.[5][6] и Скурас и другие.[7][8] Modla и другие.[9] указал, что этот метод может дать неверные результаты при минимальном количестве замешивающего вещества. Ланг и Модла[10] расширил метод Фама и Доэрти и предложил новый общий метод расчета кривых остатков и определения областей периодической перегонки гетероазеотропной перегонки.

Lelkes и другие.[11] опубликовал технико-экономическое обоснование метода разделения минимальной точки кипения азеотропы путем непрерывной перегонки порционной смеси. Этот метод был применен для использования легкого уловителя в выпрямителе периодического действия и стриппере компании Lang. и другие. (1999)[12] и он применил к максимальным азеотропам Ланг и другие.[13] Modla и другие.[9] расширил этот метод для периодической гетероазеотропной перегонки при непрерывной подаче азеотропного вещества.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кистер, Генри З. (1992). Дизайн дистилляции (1-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-034909-4.
  2. ^ а б Бернон, Кристина; Доэрти, Майкл Ф .; Мэлоун, Майкл Ф. (1990). «Закономерности изменения состава при многокомпонентной перегонке шихты». Химическая инженерия. Elsevier BV. 45 (5): 1207–1221. Дои:10.1016/0009-2509(90)87114-8. ISSN 0009-2509.
  3. ^ Ewell, R.H .; Велч, Л. М. (1945). «Ректификация в тройных системах, содержащих бинарные азеотропы». Промышленная и инженерная химия. Американское химическое общество (ACS). 37 (12): 1224–1231. Дои:10.1021 / ie50432a027. ISSN 0019-7866.
  4. ^ Pham, Hoanh N .; Доэрти, Майкл Ф. (1990). «Дизайн и синтез гетерогенных азеотропных дистилляций - II. Карты кривых остатков». Химическая инженерия. Elsevier BV. 45 (7): 1837–1843. Дои:10.1016/0009-2509(90)87059-2. ISSN 0009-2509.
  5. ^ Родригес Донис, Ивонн; Жербо, Винсент; Джулия, Ксавьер (2002). «Возможность гетерогенных периодических процессов дистилляции». Журнал Айше. Вайли. 48 (6): 1168–1178. Дои:10.1002 / aic.690480605. ISSN 0001-1541.
  6. ^ Донис, Ивонн Родригес; Эскихароса, Джоани Акоста; Жербо, Винсент; Джулия, Ксавьер (2003). «Гетерогенная периодическая отгонка азеотропных смесей с минимальной температурой кипения». Журнал Айше. Вайли. 49 (12): 3074–3083. Дои:10.1002 / aic.690491209. ISSN 0001-1541.
  7. ^ Skouras, S .; Кива, В .; Скогестад, С. (2005). «Возможные разделения и правила выбора азеотропных веществ для гетероазеотропной периодической дистилляции». Химическая инженерия. Elsevier BV. 60 (11): 2895–2909. Дои:10.1016 / j.ces.2004.11.056. ISSN 0009-2509.
  8. ^ Skouras, S .; Skogestad, S .; Кива, В. (2005). «Анализ и контроль гетероазеотропной перегонки шихты». Журнал Айше. Вайли. 51 (4): 1144–1157. Дои:10.1002 / aic.10376. ISSN 0001-1541.
  9. ^ а б Modla, G .; Lang, P .; Котай, Б .; Мольнар, К. (2003). «Периодическая гетероазеотропная ректификация смеси с низким α при непрерывной подаче азеотропообразователя». Журнал Айше. Вайли. 49 (10): 2533–2552. Дои:10.1002 / aic.690491009. ISSN 0001-1541.
  10. ^ Lang, P .; Модла, Г. (2006). «Обобщенный метод определения областей гетерогенной периодической перегонки». Химическая инженерия. Elsevier BV. 61 (13): 4262–4270. Дои:10.1016 / j.ces.2006.02.004. ISSN 0009-2509.
  11. ^ Lelkes, Z .; Lang, P .; Moszkowicz, P .; Benadda, B .; Оттербейн, М. (1998). «Пакетная экстракционная дистилляция: процесс и операционная политика». Химическая инженерия. Elsevier BV. 53 (7): 1331–1348. Дои:10.1016 / с0009-2509 (97) 00420-х. ISSN 0009-2509.
  12. ^ Lang, P .; Lelkes, Z .; Otterbein, M .; Benadda, B .; Модла, Г. (1999). «Технико-экономическое обоснование периодической экстрактивной дистилляции с легким азотом». Компьютеры и химическая инженерия. Elsevier BV. 23: S93 – S96. Дои:10.1016 / с0098-1354 (99) 80024-6. ISSN 0098-1354.
  13. ^ Lang, P .; Modla, G .; Benadda, B .; Лелкес, З. (2000). «Гомоазеотропная перегонка максимальных азеотропов в выпрямителе периодического действия с непрерывной подачей азеотропа I. Технико-экономические обоснования». Компьютеры и химическая инженерия. Elsevier BV. 24 (2–7): 1665–1671. Дои:10.1016 / s0098-1354 (00) 00448-8. ISSN 0098-1354.

дальнейшее чтение

  • Перри, Роберт Х. и Грин, Дон В. (1984). Справочник инженеров-химиков Перри (7-е изд.). Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-049841-9.
  • Иоганн Г. Стихльмайр; Джеймс Р. Фэйр (1998). Дистилляция: принципы и практика. Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-25241-2.
  • И.М. Муджтаба (2004). Периодическая дистилляция: устройство и работа. Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-437-6.
  • Хильмен Ева-Катрин, Разделение азеотропных смесей: инструменты для анализа и исследования процесса периодической дистилляции, Диссертация, Норвежский университет науки и технологий, факультет химической инженерии, (2000).
  • Бейчок, Милтон (май 1951 г.). «Алгебраическое решение диаграммы МакКейба-Тиля». Прогресс химического машиностроения.

внешняя ссылка