Біз бұл курстық жобада ректификациялық қондырғыны есептелінген

Колоннаның жоғары жағынан шығатын бу негізінен ТҚ-дан құралған болады. Бұл бу бөлек аппаратта конденсацияланып екі бөлікке бөлінеді. Бір бөлігі дистиллят немесе ректификат деп аталады. Екінші бөлігі флегма деп аталады да, ол аппаратқа қайтадан беріледі. Фигма негізінен ТҚ-дан құралған болады да, колоннадан жоғары қарай көтерілетін бумен жанасады. Колоннаның төменгі жағындағы, негізінен ЖҚ-дан құралған сұйық кубтық қалдық деп аталады.

Жоғарғы бөлігі – қоректенуші табақшадан жоғарғы табақшаға дейін. Бұл бөлікте дефигматорға баратын будың құрамы ТҚ-мен барынша нығайтылуы (байытылуы) керек. Сондықтан колоннаның бұл бөлігін нығайтылу немесе жоғарғы бөлігі деп атайды.

Флегма мөлшерінің дистиллят мөлшеріне қатынасы флегма саны деп аталады.

Қайнатқыш немесе куб колоннаның төменгі жағындағы сұйықтың бір бөлігін қайнатып буға айналдыру үшін және осы буды колоннаның астыңғы жағына беру үшін арналған.

Д - диффузия коэффициенті, м²/с;

d - диаметр, м;

Ғ - бастапқы қоспа мөлшері, кг/с;

G - бу фазасының мөлшері, кг/с;

g - еркін түсу үдеуі, м²/с;

Н, һ - биіктік, м;

К - масса өту коэффициенті;

L - сұйық фаза мөлшері, кг/с;

М - мольдік масса, кг/моль;

m- таралу коэффициенті;

N - бөліну сатыларының теориялық саны;

n-тасымалдау бірлігінің саны;

Р - дистиллят мөлшері, кг/с;

К - флегма саны;

Т,t - температура, град;

U - сұйықтандыру тығыздығы, м³(м²с);

W - кубтық сұйық мөлшері, кг/с;

w - бу мөлшері, м/с;

х - сұйық фаза концентрациясы;

у - бу фаза концентрациясы;

Р - масса беру коэффициенті;

β - бос көлем, м³/м³;

μ- тұтқырлық, Пас;

р - тығыздық, кг/м³;

δ - беттік керілу, Н/м;

ψ - сұйықтану коэффициенті;

Re - Рейнольдс (критенриі) ұқсастық саны;

Гс - гидравликалық кедергі ұқсастық саны;

σ - созылу беті;

Ғ - бастапқы қоспа параметрі;

Р - дистиллят параметрі;

w- кубтық сүйық параметрі;

х - сұйық фаза;

у - бу фазасы;

ор - орташа мөлшер;

э - эквивалент өлшем (балама)

ТҚ - төмен құрастырушы

ЖҚ - жоғары құрастырушы

Ректификация процесі қоспаны буландырғанда пайда болған будың, оны конденсациялағанда пайда болған сұйықпен көп рет жанасу нәтижесіндегі массаның алмасуына негізделген. Бұл процесс колонналы аппаратта өткізіледі. Сұйық фазадан төменгі құрастырушы буға өтеді, ал бу фазадан жоғары құрастырушы сұйыққа өтеді. Сонымен, колоннадағы жоғары көтерілетін бу ТҚ-мен, ал төмен қарай ағатын сұйық ЖҚ-мен байытылады. Колоннаның жоғары жағынан шығатын бу негізінен ТҚ-дан құралған болады. Бұл бу бөлек аппаратта конденсацияланып екі бөлікке бөлінеді. Бір бөлігі дистиллят немесе ректификат деп аталады. Екінші бөлігі флегма деп аталады да, ол аппаратқа қайтадан беріледі. Флегма негізінен ТҚ-дан құралған болады да, колоннадан жоғары қарай көтерілетін бумен жанасады. Колоннаның төменгі жағындағы, негізінен ЖҚ-дан құралған сұйық кубтық қалдық деп аталады.

Ректификация процесі мерзімді және үздіксіз әрекетті қондырғыларда әр түрлі қысымда (атмосфералық вакуумда және атмосфералық қысымнан жоғары) өткізіледі.

Жоғары температурада қайнайтын қоспаларды вакуумда, ал қалыпты температурада газ күйінде болатын қоспаларды жоғары қысымда ажыратады.

Қазіргі кезде химиялық технологияның көптеген салаларында (изотоптар, органикалық синтез, полимерлер, жартылай өткізгіштер және т.б. әртүрлі жоғары тазалықты заттар өндірісінде) ректификация тәсілі кеңінен қолданылуда. Сонымен бірге, спирт, мұнай және синтетикалық каучук, вино, эфирлі майлар өндірістерінде де пайдаланылады.

1. 
   Әдебиетке шолу
   

Ректификациялық қондырғыларда негізінен екі түрлі аппараттар қолданылады: а) табақшалы; б) насадкалы және қабықшалы. Мұндай аппараттар ішкі құрылымдары (табақшалар, насадкалы денелер т.б.) жағынан абсорберлерге ұқсас. Ректификациялық аппараттар жылу алмастырғышпен (куб, дефлегматор) жабдықталған. Сонымен қатар қоршаған ортаға жылу шығыны аз болуы үшін жылу алмастырғышпен қапталған болады.

Қайнатқыш немесе куб колоннаның төменгі жағындағы сұйықтың бір бөлігін қайнатып буға айналдыру үшін және осы буды колоннаның астыңғы жағына (насадканың) немесе ең төменгі жагына орнатылған қаптама-құбырлы жылу алмастырғыштан жасалған болады. Жөндеу және алмастыру оңай болуы үшін кубтық колоннадан тыс орнату қолайлырақ.

Мерзімді әрекетті колонналар үшін кубты булатқыш қана емес бастапқы қоспаның ыдысы ретінде пайдаланылады. Сондықтан оның көлемі бастапқы құйылатын қоспаның көлемінен 1,3 - 1,6 есе көп болуы керек.

Дефлегматор қаптама-құбырлы жылу алмастырғыш болып, оның құбырлар арасындағы кеңістігінен конденсацияланатын бу, құбырлар ішінен суытатын сұйық (су) өтеді.

Будың тек бір бөлігі ғана конденсацияланса, онда дефлегматорды тікелей колоннаның жоғарғы жағына немесе колоннадан тыс орнатады. Бұл жағдайда флегма дефлегматордың төменгі жағынан гидравликалық қақпа арқылы (колоннаның жоғарғы жағына береді) яғни флегма бөлгіштің қажеті жоқ. Егер бу толық конденцияланса. онда дефлегматорды колоннаның жоғарғы жағына немесе төмен орнатады. Соңғы жағдайда флегма колоннаға , насаос арқылы беріледі және жалпы қондырғының биіктігі төмендейді табақшалы (барботажды) колоннолар ректификацияда жиі қолданылады. Мұндай аппараттар үлкен өнімділікті және бу мен сұйық көлемдері үлкен аралықта аз еретін қондырғыларда қолданылады. Олардың жоғарыда айтылғандай гидравликалық кедергісі үлкен, дегенмен бұл кемшіліктің ректификацияда маңызы үлкен емес. Себебі ректификаңиядағы гидравликалық кедергінің үлкеюі тек қайнатқыштағы қысымның, яғни сұйықтың қайнау температурасын ғана үлкейтеді. Дегенмен, вакуумдағы ректификация үшін гидравликалық кедергі аз болуы керек.

Ректификация процесінің мәні t - xy диаграммасы жәрдемімен түсіндіруге болады.

Концентрациясы х₁ бастапқы қоспа қайнау температурасы t₁-ге дейін ысытылғанда, сұйықтықпен тепе-теңдікте болатын бу (в - нүкте) алынады. Бу конденсациялағанда концентрациясы х₂-ге тең сұйық пайда болады.

Бұл сұйық t₂ температураға дейін ысытылғанда бу (d – нүкте) пайда болады және ол конденсацияланғанда концентрациясы х₃ сұйық алынады және т.с.с. Сонымен, сұйықтың булану және будың конденсациялану процестерін кезегімен бірнеше рет өткізіп, таза ТҚ-дан құралған сұйық (дистиллят) алуға болады.

Сурет 1.1 Ректификация процесінің t - xy диаграммада өрнектелуі

І – сатыда бастапқы қоспа буланады;

ІІ – сатыға І – сатыда қалған сұйық беріліп буланады;

ІІІ – сатыға ІІ – сатыда қалған сұйық беріледі және т.с.с. Осылай көптеген сатылардан ТҚ-мен байытылған бу және ЖҚ-мен байытылған сұйық алуға болады. Бірақ мұндай қондырғылар үлкен және олардағы жылу шығыны көп болады; дистиллят пен қалдық аз мөлшерде алынады.

Сұйық қоспаларын ықшамды ректификациялық колонналарда толық ажырату экономикалы тиімді. Дектификация процесі өзара тепе-теңдікте емес сұйық және бу фазаларының ағындарын бірнеше рет жанастыру арқылы өткізіледі. Бұл фазалардың көп рет жанасуының арқасында бу ТҚ-мен, ал сұйық ЖҚ-мен байытылады.

Ректификация процесі мерзімді және үздіксіз әрекетті қондырғыларда әртүрлі қысымда (атмосфералық, вакумда және атмосфералық қысымнан жоғары) өткізіледі.

Жоғары температурада қайнайтын қоспаларды вакумда, ал қалыпты температурада газ күйінде болатын қоспаларды жоғары қысымда ажыратады.