Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

п + 1

Рис. IV-1. Схема контактирования пара и жидкости на теоретической тарелке

Рис. rV-2. Схема изменения состава пара и жидкости на теоретической тарелке

теоретическом контакте на п-й тарелке система достигает состояния равновесия, при этом пары G„ и жидкость д„ будут иметь одинаковую температуру t„.

Для осуществления процесса ректификации температурный режим в колонне должен быть таким, чтобы температура убывала в направлении движения потока паров (возрастала в направлении движения потока жидкости), т.е.

>t„> t„+,.

При контакте фаз в результате массообменных процессов температура паровой фазы снизится, часть паров конденсируется и концентрация НКК в них возрастет, а температура жидкой фазы увеличится, часть ее испарится и концентрация НКК в ней уменьшится. Изменение состава паров и жидкости удобно проследить по изобарным температурным кривым (рис. IV-2). На п-й теоретической тарелке в результате контакта концентрация НКК в паровой фазе увеличилась на величину (у„ - y„ i), а в жидкой фазе уменьшилась на величину (х„+, - х„), тем самым концентрация ВКК в жидкости увеличилась.

При ректификации массообмен протекает в обоих направлениях. Если теплота испарения и теплоемкости разделяемых компонентов различаются незначительно, то массы парового и жидкостного потоков по высоте аппарата изменяются мало.

Очевидно, при многократном повторении таких противоточных контактов на верху аппарата можно получить пары, обогащенные в любой степени низко кипящим компонентом (у 1,0), а снизу отбирать жидкость обогащенную высококипящим компонентом (х 1,0). Подобное контактирование осуществляется до тех пор, пока пар на верху колонны не приобретает заданного состава по НКК ув, а жидкость внизу колонны не достигнет состава х.

Подобное контактирование фаз по схеме противотока в целом по аппарату осуществляется в ректификационных колоннах, заполненных различными контактными устройствами: тарелками, насадками и т.п.

ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

Схема ректификационной колонны приведена на рис. IV-3.

В среднюю часть колонны поступает подлежащее ректификации сырье, нагретое до температуры tp. Сырье может подаваться в колонну в виде жидкости, паров или смеси паров и жидкости. При входе сырья в колонну происходит процесс однократного испарения, в результате которого образуются пары Ср состава ур и жидкость др состава х, находящиеся в равновесии.

Для обеспечения ректификации необходимо в верхней части колонны навстречу парам организовать поток жидкости (флегмы, орошения). Для этого на верху колонны тем или иным способом отнимается тепло (тепло парциального конденсатора). За счет этого часть паров, поднимающихся с верхней тарелки, конденсируется, образуя необходимый нисходящий поток жидкости.

В нижней части колонны нужно обеспечить восходящий поток паров. Для этого в низ колонны тем или иным способом подводится тепло Од (тепло кипятильника). При этом часть жидкости, стекающей с нижней тарелки, испаряется, образуя поток паров.

Рис. rV-3. Принципиальная схема ректификационной колонны

Д2»

\bw х1> ТЖ"- \ Ъг

Рис. IV-4. Схемы простых (Л и сложных (/Л колонн:

а - полная; б - укрепляющая; в - отгонная; г - с отбором дополнительных продуктов (D, и W,) из основной колонны; Э - с отбором дополнительного продукта D, из отпарной колонны

При таком режиме самая низкая температура будет в верху колонны, а самая высокая ti - ъ низу колонны.

Отбираемый с верху колонны продукт D, обогащенный НКК, называется ректификатом (или дистиллятом), - а с низу колонны W, обогащенный ВКК, - остатком (или нижним продуктом).

Та часть колонны, куда вводится сырье, называется секцией питания, или эвапорационным пространством, часть ректификационной колонны, находящаяся выше ввода сырья - верхней, концентрационной или укрепляющей, а ниже ввода сырья - нижней, отгонной или исчерпывающей. В обеих частях колонны протекает один и тот же процесс ректификации.

В зависимости от назначения колонны могут быть полными, т.е. иметь концентрационную и отгонную части, или неполными, имеющими одну из названных частей (рис. IV-4). Укрепляющая колонна имеет только верхнюю часть, и сырье подается в низ колонны (рис. 1У-4, б). Отгонная колонна имеет только нижнюю часть, и сырье вводится на верхнюю тарелку (рис. IV-4, в).

Неполные колонны применяются в тех случаях, когда к чистоте нижнего продукта укрепляющей колонны или верхнего продукта отгонной колонны не предъявляются высокие требования. Наличие конденсатора и кипятильника в таких колоннах позволяет обеспечить необходимые жидкостные и паровые нагрузки.

Наряду с простыми колоннами, которые делят смесь на два продукта, различают также сложные колонны, в которых число отбираемых продуктов больше двух (рис. IV-4 г, д). Эти продукты могут выводиться из основной или из отпарных колонн в виде дополнительных боковых погонов.