1) Ректификацию обширно применяют в пром-ти для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично либо полностью растворимых одна в второй.
Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух либо в общем случае нескольких жидкостей с разными температурами кипения одной либо нескольких жидкостей в более либо менее чистом виде. Это достигается испарением и нагреванием таковой смеси с последующим многократным тепло- и массообменом м/д жидкой и паровой фазами; в следствии часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента — из паровой фазы в жидкую.
Процесс ректификации осущ-ют в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сборники кубового остатка и дистиллята. Дефлегматор, холодильник-подогреватель и конденсатор являются простые теплообменники. Главным аппаратом установки явл-ся ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой ж-ти поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. Как правило конечными продуктами явл-ся дистиллят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).
Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, и при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию выполняют, в то время, когда разделению
подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления используют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота приобретаемых кубового остатка и дистиллята зависят от того, как развита поверхность фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.
Ректификацию возможно проводить периодическим либо постоянным методом.
Осн-ые преимущества клапанных тарелок — свойство обеспечить действенный массообмен в громадном промежутке рабочих нагрузок, несложность конструкции, невысокая стоимость и низкая металлоёмкость.
Клапанные тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольными клапанами; трудятся тарелки в режиме прямоточного либо перекрестного перемещения фаз. В отечественной индустрии самый распространены клапанные прямоточные тарелки с дисковыми клапанами. На клапанной прямоточной тарелке (рис) в шахматном порядке расположены отверстия, в которых установлены саморегулирующиеся дисковые клапаны диаметром, талантливые подниматься при перемещении пара (газа) на высоту до 6—8 мм.
Дисковый клапан снабжен тремя направляющими, расположенными в плане под углом 45°; две из этих направляющих имеют громадную длину. Помимо этого, на диске клапана штамповкой выполнены особые упоры, снабжающие начальный зазор м/д тарелкой и диском; это исключает возможность «прилипания» клапана к тарелке (рис, а, положение I). При небольшой произв-ти по несколько поднимается легкая часть клапана (рис., положение II) и пар выходит ч/з щель м/д полотном и клапаном тарелки в направлении, противоположном направлению перемещения жидкости по тарелке. С повышением скорости пара клапан поднимается и зависает над тарелкой (рис, положение III); сейчас пар барботирует в жидкость ч/з кольцевую щель под клапаном. При предстоящем повышении произв-ти по несколько клапан занимает положение, при котором пар выходит в направлении перемещения жидкости, уменьшая разность уровней жидкости на тарелке (рис., положение IV). Наряду с этим маленькая направляющая фиксируется в особом вырезе на кромке отверстия, снабжая заданное положение клапана при его подъеме.
2) Клапанные тарелки продемонстрировали высокую эффективность при больших промежутках нагрузок благодаря возможности авторегулирования. В зависимости от нагрузки клапан перемещается вертикально, изменяя площадь живого сечения для прохода пара, причем большое сечение определяется высотой устройства, ограничивающего подъем. Площадь живого сечения отверстий для пара образовывает 10—15% площади сечения колонны. Скорость пара достигает 1,2 м/с. Клапаны изготовляют в виде пластин круглого либо прямоугольного сечения с верхним либо нижним ограничителем подъема.
Предельную скорость пара определяют сами контактные элементы, загромождающие внутреннее сечение колонны. У различных контактных элементов имеется собственная предельная скорость пара в полном сечении колонны, которая находится в диапазоне 0,5…1,2м/с. Это есть и большой пропускной свойством колонны, которая в большинстве случаев выражается массовым расходом пара (кг/час) через единицу площади полного сечения колонны (м’). Её величина для различных контактных элементов находится в диапазоне 2000…7000(кг/ч)/м.
3 Материальный баланс процесса выражается неспециализированным уравнением
из этого неспециализированный расход
а его удельный расход
В настоящей ректификационной колонне равновесие между фазами не достигается и неизменно настоящая концентрация меньше концентрации поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Из этого следует, что настоящий удельный расход l неизменно должен быть больше минимального значения lmin.
Значение удельного минимального расхода абсорбента возможно выяснить по формуле:
Производительность колонны увеличивается, в случае если установить дополнительный штуцер для отвода паров из куба. Производительность ректификационной колонны, стоящей раздельно от куба, во многом зависит от площади соединительного штуцера.
Для диапазона и увеличения производительности устойчивой работы клапанные тарелки делают балластными. Над отверстием тарелки 1 на особых ножках установлены ограничители подъема 4, а внутри их — на ножках 7 балласт и 5 лёгкий клапан 2. Для исключения прилипания клапана к балласту имеются упоры 3 и 6. При малой производительности по газу тарелка трудится как простая с дисковыми клапанами меньшей массы; при повышении нагрузки клапан 5 упирается в балласт и трудится совместно с ним как один утяжеленный клапан. Производительность колонны увеличивается, в случае если установить дополнительный штуцер для отвода паров из куба. Производительность ректификационной колонны, стоящей раздельно от куба, во многом зависит от площади соединительного штуцера.
4 С повышением флегмового числа рабочая линия колонны удаляется от линии равновесия
Следовательно, количество контактных тарелок понижается, понижается и высота колонны.
Вместе с тем с ростом флегмового числа возрастает количество флегмы, стекающей вниз по колонне, следовательно, на ее испарение нужно затратить больше греющего пара – возрастают энергозатраты – оптимизация.
Ректификационная колонна с клапанными тарелками
