Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Технологическая схема ректификационной ко­лонны зависит от ее назначения и давления в ней, а конструк­ция — от способа организации контакта фаз. Ректифика*цик>

М.-Х,

Л'

1=1

Хк =

У к =

N

£ міУі

(■=I

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Ми. хи

 

Л1кі/к

 

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн
Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

ГЛАВА 11. РЕКТИ­ФИКАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

 

Конденсат

 

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Проводят под давлением, равным атмосферному, выше его или под вакуумом. Избыточное давление применяется в тех случаях, когда разделяемая смесь при атмосферном давлении находится 8 газообразном состоянии. Ректификацию под вакуумом прово­дят для разделения смесей с высокой температурой кипення.

К конструкции ректификационной колонны предъявляются следующие требования: высокая разделительная способность и

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

А — кольца Рашига; б — кольца Лассинга; в—кольца о крестообразной перегородкой; г— кольца Палля; 5 —седла Верля: е —седла «Инталокс»; ж — омсгообразныг насадки с отверстиями

Производительность; надежность и гибкость в работе; низкие экс­плуатационные расходы; низкая металлоемкость; простота, тех­нологичность изготовления; малые гидравлические сопротив­ления.

Современные ректификационные колонны в зависимости от внутреннего устройства разделяются на насадочные и тарель­чатые.

Насадочные колонны. Применяются главным образом для разделения высокоагрессивных и вязких смесей при незначи­тельных перепадах давления и малых расходах жидкой смеси. Использование высокоэффективных насадок позволяет разде­лять смеси, компоненты которых имеют близкие температуры- кипения. Насадочная колонна — это вертикальная емкость, внут­ренняя полость которой заполнена насадкой в виде твердых тел различной формы: колец, седел, проволочных спиралей и др - (рис, 11.2). Форма насадки — один из существенных факторов, определяющих эффективность работы колонны.

Наиболее распространены кольца Рашига (и их различные модификации), Палля, Ла. ссинга. Диаметр таких колец (25 и

50 мм) равен их высоте. Кольца Рашига внутри пустые, коль­ца Палля имеют несколько внутренних перегородок, кольца Лассннга — одну перегородку. Такие насадки изготавливают из металла, фарфора, керамики, графита и различных пластиков.

Рис. 11.3. Внутреннее устрой­ство насадочной колонны:

1 — корпус колонны; 2 — насадча; 3 — колосниковая рещетка; 4 — рас­пределительное устройство

подпись: 
рис. 11.3. внутреннее устройство насадочной колонны:
1 — корпус колонны; 2 — насадча; 3 — колосниковая рещетка; 4 — рас-пределительное устройство
Для насадок. «Инталокс» разме­ром от 6 до 35 мм, напоминающих по форме седло, используют кера­мику. Насадка из проволочной спи­рали представляет собой проволо­ку, свернутую в пружину.

Конструктивные решения внут­ренних устройств насадочных ко­лонн обусловлены стремлением к равномерному распределению пото­ков по сечению. С этой целью меж­ду слоями насадки размещают пе­рераспределительные тарелки, при­меняют продольное секционирование по высоте с установкой распре­делителей жидкости и пара, ограни­чивают высоту слоя насадки, разме­щают насадку отдельными слоями, свободное пространство между ко­торыми примерно равно высоте от­дельных слоев насадки (рис. 11.3).

При проектировании насадочных колонн следует ограничивать высо­ту слоя насадки и принимать следу­ющие максимальные соотношения высоты слоя насадки и диаметра колонны: 2,5 3 — кольца Рашига;

5 8—седла «Инталокс»; 5 10 — кольца Палля.

Для увеличения разделительной способности насадочной колонны необходимо ее хорошо теплоизоли­ровать, что также исключит конденсацию пара на внутренней стенке колонны.

Работа насадочной колонны протекает следующим образом. Поднимающийся пар смеси контактирует со стекающей жид­костью и обогащается низкокипящим элементом в результате испарения из жидкости низкокипящего компонента и конденса­ции из пара высококипящего.

К недостаткам насадочных колонн относятся следующие: не­возможность работы с загрязненными жидкостями; неравномер­ное распределение жидкой смеси по сечению и высоте колонны; необходимость обеспечения высокой степени орошения.

Тарельчатые колонны. Наиболее широко такие колонны при­меняются для разделения жидких смесей. В этих колоннах поверхность соприкосновения фаз развивается потоками пара, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и пронизыва­ющего (барботирующего) эту жидкость. Поэтому тарельчатые колонны называют также барботажными.

Ступенчатое прохождение пара в барботажных колоннах осуществляется на расположенных внутри колонн переливных или провально-решетчатых тарелках. К переливным относятся колпачковые, ситчатые, жалюзийно-клапанные тарелки. В кол­пачковых тарелках паровые патрубки закрыты сверху круглыми или прямоугольными колпачками с прорезями на нижних кра­ях для дробления струй пара, барботирующего жидкость, рас­положенную на тарелке.

Жидкость протекает с тарелки на тарелку через перелнвные трубы. Верхний конец переливной трубы должен быть ниже верхнего конца парового патрубка. В противном случае жид­кость может перетекать с тарелки на тарелку через паровой патрубок.

Нижний конец паровой трубы опущен под уровень жидко­сти, находящейся на тарелке, благодаря чему создается гидро­затвор, предотвращающий прохождение пара через переливные трубы.

Современные ректификационные колонны оснащаются колпач­ковыми тарелками типа ТСК-1, ТСК-Р, ТСК-РЦ, ТСК-РБ. Кол­пачковые тарелки наиболее целесообразно применять при не­стабильных нагрузках по газу и жидкости (рис. 11.4).

В ситчатых тарелках пар проходит через расположенные на ней отверстия диаметром 3, 4, 5, 8 мм и барботирует слой жид­кости, находящейся на тарелке. Жидкость на тарелке поддер­живается давлением поднимающегося пара. Высота слоя жид­кости на та-релке (15—40 мм) определяется расположением верхних концов переливных труб (рис. 11.5).

Переливные тарелки (колпачковые, жалюзийно-клапанные и ситчатые) работают следующим образом. Жидкость, посту­пающая на тарелку через переливное устройство вышеле­жащей тарелки, равномерно распределяется по всей плоскости основания тарелки, перетекает к сливной перегородке и далее в сливное устройство. На колпачковых тарелках пары проходят через паровые патрубки и прорези, барботируют через жидкость, образуя вспененный слой. Заданному расходу пара соответст­вует определенная степень открывания прорезей.

На жалюзийно-клапанных тарелках высота подъема клапа­нов зависит от расходного пара. До тех. пор пока клапан не будет полностью открыт, скорость паров, образовавшихся в ще­ли между клапаном и основанием тарелки, остается практиче­ски постоянной. При неполном открывании положение клапа­
нов неустойчиво — по всей длине плоскости тарелки клапаны как бы «дышат», совершая вертикальные колебания. На сетча­тых тарелках газы проходят через отверстия, барботируют че­рез жидкость и создают равномерный вспененный слой.

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Рис. 11.4. Колпачковые тарелки ректификационных колонн

Особенности конструктивного решения ректификационных колоннВ провальных тарелках отсутствуют переливные трубы, вследствие чего жидкость стекает с нее через те же щели, через которые проходит пар. В зависимости от формы отверстия (круг или щель шириной 3—4 мм) провальные тарелки называют дыр­чатыми или решетчатыми.

Чтобы повысить производительность и эффективность про­вальных тарелок, необходимо обеспечить равномерное распре­деление потоков по сечению колонны. Для этого тарелки с гоф­рированной поверхностью или с разной толщиной щелей распо­лагают неравномерно по сечению колонны (рис. 11.6),

Особенности конструктивного решения ректификационных колонн

Ректификационная колонна непрерывного действия состоит из двух ступеней: исчерпывающей — исходная смесь взаимо­действует в противотоке с паром, начальный состав которого аналогичен составу кубового остатка; укрепляющей — пар, поступающий из нижней ступени, взаимодействует в противотоке с флегмой. В исчерпывающей части колонны жидкость обога­щается высококипящими компонентами и обедняется низкоки - пящими. В укрепляющей части пар укрепляется низкокипящим теплоносителем. Границей между двумя ступенями колонны служит питательная тарелка, на которую подаётся исходная смесь, нагретая до температуры кипения. На питательной та­релке она смешивается с флегмой и стекает по тарелкам в куб, обогащаясь высококипящими компонентами.

Из низа колонны часть кубового остатка поступает в кипя­тильник, обогреваемый водяным паром или другими высококи­пящими теплоносителями. Из кипятильника образующийся пар смеси поднимается по колонне снизу вверх. Обогащенный низ­кокипящим компонентом, он поступает в дефлегматор, в кото­ром часть пара конденсируется и в виде флегмы возвращается на верхнюю тарелку укрепляющей части колонны. Остальная часть пара поступает в холодильник-конденсатор и конденсируется.

Теплонспользующие установки промышленных предприятий

Составление математической модели

Математическая модель должна с достато­чной точностью описывать определенные свойства объекта ис­следования. В настоящее время используются следующие ме­тоды получения математических моделей: теоретико-аналитиче­ский, экспериментально-статистический, статистического моде­лирования (Монте-Карло). Применение того или иного метода …

Выбор функцйи цели — критерия оптимизации

Подчеркнем еще раз, что проблема оптимиза­ции возникает в тех случаях, когда необходимо решать компро­миссную задачу улучшения двух и более характеристик, различ­ным образом влияющих на процесс. Поэтому при выборе критериев оптимальности …

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИХ УСТАНОВОК И АППАРАТОВ

Любая теплоиспользующая установка или систе­ма многовариантна. Выбор наилучшего варианта требует выяв­ления прежде всего критерия или критериев оптимальности, эффективности или функции цели. Параметры, позволяющие реализовать различные варианты, назовем управляющими воз­действиями, или …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.