Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия (история холода)

Перегонка с дефлегмацией

Описанные свойства растворов были (конечно, не в столь точной форме) известны еще в древнем Египте, и жрецы, под глубочайшим секретом, использовали их для получения спирта. Однако из предшествующего ясно, что непосредственно получить чистый легкокипящий продукт простым испарением в принципе нельзя. Действительно, пусть имеется исходный раствор, соответствующий точке 1а. Если начать его испарять, то в результате процессов, показанных на рис. 5.2, только первая порция пара будет иметь относительно высокую концентрацию 2b, соответствующую точке 2. По мере испарения количество спирта в исходной жидкости будет уменьшаться и точка 1а будет смещаться влево в положения 2а, 3а и т.д. Соответственно и получаемый пар (точки 2b, 3b и т.д.) будет содержать все меньше спирта и больше воды. В примитивных самогонных аппаратах эту трудность частично компенсируют тем, что первые, лучшие порции продукта отделяют, заменяя сосуды, в которые сливается легкокипящий продукт. (Отсюда, кстати, и самогонный термин "первачок", относящийся к первой, наиболее концентрированной чистой порции.)

Очевидно, однако, что такая прямая "самогонная" перегонка несовершенна. Можно, конечно, проводить этот процесс перегонки многократно, вновь испаряя полученный продукт, но все же разделение получается неполным.

Поэтому еще в древности было придумано радикальное усовершенствование процесса перегонки — дефлегмация (от слова "флегма" - жидкость), т.е. повторная конденсация пара. Идея его очень проста и остроумна. Ведь при конденсации процесс идет так, что в жидкость переходит в большей степени высококипящий компонент; следовательно, при частичной конденсации пара, содержащего спирт и воду, в жидкость будет переходить больше воды, чем спирта, и пар будет очищаться от нее, а вода возвращаться в испаритель. Если, например, ожижать пар состава ξ₃ (рис. 5.3) до точки 3, то из него получится жидкость состава ξ_3а, которая вернется в испаритель, а пар окажется дополнительно обогащенным (точка 3b).

Из таких соображений в результате проб и ошибок в ходе длительной эволюции, которую мы здесь подробно рассматривать не можем, возникли схемы, показанные на рис. 5.4. Первая из них основана на простом испарении части жидкости и последующей конденсации пара. Вторая - с дефлегматором, когда жидкость из него сразу возвращается в испаритель.

Рис. 5.3. Обогащение пара легкокипящим компонентом при частичной конденсации (дефлегмации).

Рис. 5.4. Последовательное развитие процессов разделения: а — простая перегонка; б — установка с дефлегматором; c — установка с ректификационной колонной; 1 — испаритель; 2 — конденсатор; 3 — сборник; 4 — дефлегматор; 5— ректификационная колонна

Она дает более чистый легкокипящий продукт и позволяет извлечь его в большем количестве, поскольку остаток в испарителе будет содержать его меньше. Усвоить все эти связи, не имея в своем распоряжении ни законов Коновалова, ни диаграмм, ни способов анализа состава смеси, довольно сложно. В конце средневековья, когда перегонку только начали применять для получения спирта и вина, к тем, кто мог это делать, относились с большим уважением. Это хорошо видно, например, из введения к книге по технологии, написанной в XVI в. Делла Порта. "Я начну с перегонки - изобретения последнего времени, поразительного дела, хвала которому выше сил человеческих; не той перегонке, которой пользуются невежды и неумелые люди - они применяют ее, но портят и разрушают добро; но той, которую выполняют искусные мастера... Невежде никогда не постичь искусство перегонки".

Следующая страница: Перегонка с помощью ректификационной колонны