Периодическая перегонка

Периодическая перегонка ^[1] относится к использованию периодической перегонки , что означает, что смесь перегоняется для разделения ее на составляющие фракции, прежде чем перегонный куб снова загружается новой смесью, и процесс повторяется. В этом отличие от непрерывной дистилляции , при которой сырье добавляется, а дистиллят отводится без перерыва. Периодическая перегонка всегда была важной частью производства сезонных химикатов малой производительности и высокой чистоты . Это очень частый процесс разделения в фармацевтической промышленности .

Пакетный выпрямитель

Самой простой и наиболее часто используемой конфигурацией периодической перегонки является периодический ректификатор , включающий перегонный куб и перегонный куб . Ректификатор периодического действия состоит из котла (или ребойлера ), ректификационной колонны, конденсатора , некоторых средств отделения части конденсированного пара (дистиллята) в виде флегмы и одного или нескольких приемников.

Кастрюлю наполняют жидкой смесью и нагревают. Пар течет вверх по ректификационной колонне и конденсируется вверху. Обычно весь конденсат первоначально возвращается в колонну в виде флегмы . Этот контакт пара и жидкости значительно улучшает разделение. Обычно этот этап называется запуском. Первый конденсат – это головка , и он содержит нежелательные компоненты. Последний конденсат – это финты и он тоже нежелателен, хотя и добавляет вкуса. Между ними находится сердце , из которого образуется желаемый продукт.

Голову и финты можно выбросить, подвергнуть кипячению или добавить в следующую партию сусла/сока, в зависимости от практики дистиллятора. Через некоторое время часть головного конденсата непрерывно отводится в виде дистиллята и накапливается в ресиверах, а другая часть возвращается в колонну в качестве флегмы.

Из-за разного давления паров дистиллята со временем будет происходить изменение верхнего погонного дистиллята, поскольку на ранних этапах периодической перегонки 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 дистилляции.

Пакетный стриппер

Другая простая конфигурация периодической перегонки — это отпарная колонна периодического действия . Стриппер периодического действия состоит из тех же частей, что и выпрямитель периодического действия. Однако в этом случае шихта располагается над отпарной колонной.

Во время работы (после загрузки котла и запуска системы) из загружаемой смеси в первую очередь отделяются высококипящие компоненты. Жидкость в кастрюле обеднена высококипящими компонентами и обогащена низкокипящими. Высококипящий продукт направляется в донные продуктовоприемники. Оставшийся низкокипящий продукт удаляют из загрузочного котла. Этот режим периодической перегонки очень редко применяется в промышленных процессах.

Средняя колонна сосудов

Третьей возможной конфигурацией колонны периодического действия является колонна среднего резервуара . Средняя колонна состоит из выпрямительной и отпарной секций, а шихтовый бак расположен в середине колонны.

Технико-экономические обоснования

Как правило, технико-экономическое обоснование периодической перегонки основано на анализе следующих карт:

кривой остатка Карта
еще карта пути
карта пути дистиллята
различные карты профилей столбцов

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

бесконечное количество стадий равновесия
бесконечное флегмовое число
незначительная задержка лотка в двух секциях колонны
квазистационарное состояние в колонне
постоянное переполнение моляров

Бернот и др. ^[2] использовали области периодической перегонки для определения последовательности фракций. По мнению Юэлла и Уэлча, ^[3] область периодической перегонки дает одни и те же фракции при ректификации любой смеси, находящейся в ней. Бернот и др. ^[2] исследовали пути перегонного куба и дистиллята для определения границ области при большом количестве ступеней и высоком флегмовом числе, называемом максимальным разделением. Фам и Доэрти в новаторской работе ^[4] описал структуру и свойства карт кривых остатков для тройных гетерогенных азеотропных смесей. возможность фазового разделения В их модели пока не учтена конденсируемого пара. Особые точки карт кривой остатка, определенные этим методом, были использованы Родригесом-Донисом и др. для определения областей периодической перегонки. ^[5]^[6] и Скурас и др. ^[7]^[8] Модла и др. ^[9] отметил, что этот метод может давать вводящие в заблуждение результаты при минимальном количестве азеотропина. Ланг и Модла ^[10] расширил метод Фама и Доэрти и предложил новый, общий метод расчета кривых остатка и определения периодических областей гетероазеотропной перегонки.

Лелкес и др. ^[11] опубликовали технико-экономическое обоснование разделения азеотропов с минимальной температурой кипения путем периодической дистилляции с непрерывной подачей азеотропа. Этот метод был применен для использования легкоуловителей в периодическом выпрямителе и стриппере Lang et al. (1999) ^[12] и Lang et al. использовали его для максимальных азеотропов. ^[13] Модла и др. ^[9] распространили этот метод на периодическую гетероазеотропную дистилляцию при непрерывной подаче азеотропа.

См. также

Ссылки

^ Кистер, Генри З. (1992). Проектирование дистилляции (1-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-034909-4 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Бернон, Кристина; Доэрти, Майкл Ф.; Мэлоун, Майкл Ф. (1990). «Закономерности изменения состава при многокомпонентной перегонке периодического действия». Химико-техническая наука . 45 (5). Эльзевир Б.В.: 1207–1221. дои : 10.1016/0009-2509(90)87114-8 . ISSN 0009-2509 .
^ Юэлл, Р.Х.; Уэлч, LM (1945). «Ректификация в тройных системах, содержащих бинарные азеотропы». Промышленная и инженерная химия . 37 (12). Американское химическое общество (ACS): 1224–1231. дои : 10.1021/ie50432a027 . ISSN 0019-7866 .
^ Фам, Хоан Н.; Доэрти, Майкл Ф. (1990). «Разработка и синтез гетерогенных азеотропных дистилляций - II. Карты кривых остатка». Химико-техническая наука . 45 (7). Эльзевир Б.В.: 1837–1843 гг. дои : 10.1016/0009-2509(90)87059-2 . ISSN 0009-2509 .
^ Родригес Донис, Ивонн; Жербо, Винсент; Джоулия, Ксавье (2002). «Осуществимость процессов гетерогенной периодической дистилляции». Журнал Айше . 48 (6). Уайли: 1168–1178. дои : 10.1002/aic.690480605 . ISSN 0001-1541 .
^ Донис, Ивонн Родригес; Эскихароса, Джоани Акоста; Жербо, Винсент; Джоулия, Ксавье (2003). «Гетерогенно-экстрактивная ректификация минимальнокипящих азеотропных смесей» . Журнал Айше . 49 (12). Уайли: 3074–3083. дои : 10.1002/aic.690491209 . ISSN 0001-1541 . S2CID 96403367 .
^ Скурас, С.; Кива, В.; Скогестад, С. (2005). «Возможные разделения и правила выбора азеотропной смеси для гетероазеотропной периодической перегонки». Химико-техническая наука . 60 (11). Эльзевир Б.В.: 2895–2909. дои : 10.1016/j.ces.2004.11.056 . ISSN 0009-2509 .
^ Скурас, С.; Скогестад, С.; Кива, В. (2005). «Анализ и контроль гетероазеотропной периодической перегонки». Журнал Айше . 51 (4). Уайли: 1144–1157. дои : 10.1002/aic.10376 . ISSN 0001-1541 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Модла, Г.; Ланг, П.; Котай, Б.; Мольнар, К. (2003). «Периодическая гетероазеотропная ректификация смеси с низким содержанием α при непрерывной подаче азеотропа». Журнал Айше . 49 (10). Уайли: 2533–2552 гг. дои : 10.1002/aic.690491009 . ISSN 0001-1541 .
^ Ланг, П.; Модла, Г. (2006). «Обобщенный метод определения неоднородных областей периодической перегонки». Химико-техническая наука . 61 (13). Эльзевир Б.В.: 4262–4270. дои : 10.1016/j.ces.2006.02.004 . ISSN 0009-2509 .
^ Лелкес, З.; Ланг, П.; Мошкович, П.; Бенадда, Б.; Оттербейн, М. (1998). «Периодическая экстрактивная дистилляция: процесс и операционная политика». Химико-техническая наука . 53 (7). Эльзевир Б.В.: 1331–1348. дои : 10.1016/s0009-2509(97)00420-x . ISSN 0009-2509 .
^ Ланг, П.; Лелкес, З.; Оттербейн, М.; Бенадда, Б.; Модла, Г. (1999). «Технико-экономическое обоснование периодической экстрактивной дистилляции с легким азеосорбентом». Компьютеры и химическая инженерия . 23 . Эльзевир Б.В.: S93–S96. дои : 10.1016/s0098-1354(99)80024-6 . ISSN 0098-1354 .
^ Ланг, П.; Модла, Г.; Бенадда, Б.; Лелкес, З. (2000). «Гомазеотропная перегонка максимальных азеотропов в ректификаторе периодического действия с непрерывной подачей азеотропа I. Технико-экономическое обоснование». Компьютеры и химическая инженерия . 24 (2–7). Эльзевир Б.В.: 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. Штихльмайр; Джеймс Р. Фэйр (1998). Дистилляция: принципы и практика . Вайли-ВЧ. ISBN 978-0-471-25241-2 .
И. М. Муджтаба (2004). Периодическая перегонка: конструкция и работа . Издательство Имперского колледжа. ISBN 978-1-86094-437-6 .
Хильмен Ева-Катрине, Разделение азеотропных смесей: инструменты для анализа и исследований периодической дистилляции , диссертация, факультет химической инженерии Норвежского научно-технологического университета, (2000).
Бейчок, Милтон (май 1951 г.). «Алгебраическое решение диаграммы Маккейба-Тиля». Химический технологический прогресс .

Внешние ссылки

Программа периодической перегонки онлайн. Периодическая перегонка углеводородных соединений.

[Kister-1] Кистер, Генри З. (1992). Проектирование дистилляции (1-е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-034909-4 .

[Bernot-2] Перейти обратно: ^а ^б Бернон, Кристина; Доэрти, Майкл Ф.; Мэлоун, Майкл Ф. (1990). «Закономерности изменения состава при многокомпонентной перегонке периодического действия». Химико-техническая наука . 45 (5). Эльзевир Б.В.: 1207–1221. дои : 10.1016/0009-2509(90)87114-8 . ISSN 0009-2509 .

[3] Юэлл, Р.Х.; Уэлч, LM (1945). «Ректификация в тройных системах, содержащих бинарные азеотропы». Промышленная и инженерная химия . 37 (12). Американское химическое общество (ACS): 1224–1231. дои : 10.1021/ie50432a027 . ISSN 0019-7866 .

[4] Фам, Хоан Н.; Доэрти, Майкл Ф. (1990). «Разработка и синтез гетерогенных азеотропных дистилляций - II. Карты кривых остатка». Химико-техническая наука . 45 (7). Эльзевир Б.В.: 1837–1843 гг. дои : 10.1016/0009-2509(90)87059-2 . ISSN 0009-2509 .

[5] Родригес Донис, Ивонн; Жербо, Винсент; Джоулия, Ксавье (2002). «Осуществимость процессов гетерогенной периодической дистилляции». Журнал Айше . 48 (6). Уайли: 1168–1178. дои : 10.1002/aic.690480605 . ISSN 0001-1541 .

[6] Донис, Ивонн Родригес; Эскихароса, Джоани Акоста; Жербо, Винсент; Джоулия, Ксавье (2003). «Гетерогенно-экстрактивная ректификация минимальнокипящих азеотропных смесей» . Журнал Айше . 49 (12). Уайли: 3074–3083. дои : 10.1002/aic.690491209 . ISSN 0001-1541 . S2CID 96403367 .

[7] Скурас, С.; Кива, В.; Скогестад, С. (2005). «Возможные разделения и правила выбора азеотропной смеси для гетероазеотропной периодической перегонки». Химико-техническая наука . 60 (11). Эльзевир Б.В.: 2895–2909. дои : 10.1016/j.ces.2004.11.056 . ISSN 0009-2509 .

[8] Скурас, С.; Скогестад, С.; Кива, В. (2005). «Анализ и контроль гетероазеотропной периодической перегонки». Журнал Айше . 51 (4). Уайли: 1144–1157. дои : 10.1002/aic.10376 . ISSN 0001-1541 .

[Modla-9] Перейти обратно: ^а ^б Модла, Г.; Ланг, П.; Котай, Б.; Мольнар, К. (2003). «Периодическая гетероазеотропная ректификация смеси с низким содержанием α при непрерывной подаче азеотропа». Журнал Айше . 49 (10). Уайли: 2533–2552 гг. дои : 10.1002/aic.690491009 . ISSN 0001-1541 .

[10] Ланг, П.; Модла, Г. (2006). «Обобщенный метод определения неоднородных областей периодической перегонки». Химико-техническая наука . 61 (13). Эльзевир Б.В.: 4262–4270. дои : 10.1016/j.ces.2006.02.004 . ISSN 0009-2509 .

[11] Лелкес, З.; Ланг, П.; Мошкович, П.; Бенадда, Б.; Оттербейн, М. (1998). «Периодическая экстрактивная дистилляция: процесс и операционная политика». Химико-техническая наука . 53 (7). Эльзевир Б.В.: 1331–1348. дои : 10.1016/s0009-2509(97)00420-x . ISSN 0009-2509 .

[12] Ланг, П.; Лелкес, З.; Оттербейн, М.; Бенадда, Б.; Модла, Г. (1999). «Технико-экономическое обоснование периодической экстрактивной дистилляции с легким азеосорбентом». Компьютеры и химическая инженерия . 23 . Эльзевир Б.В.: S93–S96. дои : 10.1016/s0098-1354(99)80024-6 . ISSN 0098-1354 .

[13] Ланг, П.; Модла, Г.; Бенадда, Б.; Лелкес, З. (2000). «Гомазеотропная перегонка максимальных азеотропов в ректификаторе периодического действия с непрерывной подачей азеотропа I. Технико-экономическое обоснование». Компьютеры и химическая инженерия . 24 (2–7). Эльзевир Б.В.: 1665–1671. дои : 10.1016/s0098-1354(00)00448-8 . ISSN 0098-1354 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

v т и Дистилляция
Принципы	Закон Рауля Закон Дальтона Рефлюкс Уравнение Фенске Метод Маккейба – Тиле Теоретическая пластина Парциальное давление Равновесие пар-жидкость
Промышленные процессы	Периодическая перегонка Непрерывная дистилляция Фракционирующая колонна Вращающийся конус
Лабораторные методы	Перегонный куб Кугельрор Роторный испаритель Вращающаяся ленточная дистилляция Все еще
Техники	азеотропный Каталитический Разрушительный Сухой Добывающий Дробный Реактивный Солевой эффект на основе Steam Вакуумный