8.4.2.Фракционная перегонка

В основе фракционной перегонки, служащей разделению компонентов смеси жидкости, лежит различие их температур кипения. Схема прибора для проведения этого разделения изображена на рис. 8.10. Колонка для разделения 6 имеет большую развитую поверхность, на которой поднимающиеся пары и стекающая жидкость вступают в соприкосновение.

Рис. 8.10. Схема прибора для фракционной перегонки:
1 - термометр; 2 - карман для термометра; 3 - холодильник Либиха; 4 - отвод для вакуумирования при перегонке в условиях пониженного давления; 5 - дистиллят; 6 - колонка для разделения; 7 - перегонная колба

Смесь, обогащенная более легколетучим компонентом, возгоняется в верхнюю часть колонки, где термометр 1 регистрирует ее температуру кипения. По мере разделения температура увеличивается, достигая значения температуры кипения следующего, легколетучего компонента. Для отбора второго компонента меняют приемник фракций 7. Таким способом компоненты полностью разделяются при их температурах кипения. Принципы, лежащие в основе фракционного разделения, становятся ясными при знакомстве с рис. 8.9. Пусть жидкость состава Ж₁ нагревается до достижения ею температуры кипения T₁; состав пара равновесного с этой жидкостью, изобразится точкой П₁. Если пар охладится при соприкосновении с холодной поверхностью колонки, он сконденсируется в жидкость состава Ж₂. Эта жидкость начнет стекать вниз по направлению к перегонной колбе. Если жидкость нагревается до температуры кипения Т₂, то образуется пар состава П₂. Конденсация последнего приводит к жидкости состава Ж₃. Повторяющиеся акты испарения - конденсации, отображаемые кривой пара П₁П₂П₃, имеют своим следствием обогащение пара более легколетучим компонентом А. Жидкость же обогащается менее легколетучим компонентом В, а ее со-став меняется от точки Ж₁ к точке В. Чем длиннее колонка, тем больше актов испарения - конденсации и полнее отделение А и В.

Непрерывная фракционная перегонка лежит в основе получения топлив. Сырая нефть испаряется и поступает в массивную разделительную колонну высотой от 30 до 60 ми диаметром от 3 до 6 м.

Рис. 8.11. Непрерылям фракционияя перегонка нефти: 1 - ввод газообразной нефти; 2 - дроссельные тарелки, в желобах которых собирается конденсат; 3 - поднимающийся пар должен пройти через барботер, создающий условия для контакта с жидкостью на тарелках; 4 - переливные трубки для удаления жидкости с дроссельных тарелок на нижний уровень
фракции: а - нефтяные газы; б - авиационное горючее; в - бензин; г - керосин; д - газойль; е - дизельное топливо; ж - смазочные масла и воски; з - горючее масло; ц - битум

Такие различные фракции, как керосин и бензин, непрерывно выводятся из колонны на различных уровнях ее высоты. На рис. 8.11 показано, каким образом достигается равновесие между жидкостью и паром на каждом из уровней, в результате чего низкотемпературные фракции поднимаются к верху колонны, а высокотемпературные выводятся из нижней части ее.