Экстрактивная ректификация

Разделение смесей близкокипящих компонентов, имеющих очень низкую относительную летучесть (α ≤ 1,05) обычной ректификацией затруднено. В этом случае кривая равновесия подходит очень близко к диагонали на х – у диаграмме и даже при большом коэффициенте избытка флегмы число тарелок очень велико.

Величину α можно повысить, используя вакуумную ректификацию. Но вакуум обходится дорого.

Предельный случай близкокипящих смесей – азеотропные (нераздельно кипящие) смеси. У них α = 1. Разделить такие смеси можно при значительном изменении давления, что дорого. Более эффективно разделение путем добавления к исходной бинарной смеси растворимого в ней третьего компонента – разделяющего агента, который резко повышает относительную летучесть основных компонентов.

Например, при добавлении фурфурола к смеси н-бутана (T_кип = -0,5˚С) и бутена-2 (T_кип = 0,9˚С) коэффициент относительной летучести α возрастает с 1,01 до 1,7.

а б

1 и 2 – равновесные кривые смеси близкокипящих компонентов (а) и азеотропной смеси (б); 3 и 4 - равновесные кривые при добавлении экстрагирующего агента. Экстрагирующий агент не образует азеотропных смесей с разделяющими компонентами, менее летуч, чем последние и экстрагирует ВК из паровой фазы, увлекая его в кубовый остаток.

Экстрагирующий агент хорошо растворяет ВК, но плохо растворяет НК.

Схема ректификационной установки: А+В – исходная смесь; А – НК; В – ВК; С – экстрагирующий агент.

Компонент С в жидком виде поступает на одну из верхних тарелок колонны1. Дистиллят колонны 1 – компонент А (НК). Смесь В+С делится в колонне 2 на дистиллят В (ВК) и кубовый остаток – компонент С, возвращаемый в колонну 1.

Добавка экстрагирующего агента усложняет установку: вместо одной колонны – две. Следовательно, увеличиваются и тепловые затраты.