Аппаратура ректификационных установок

Колонные аппараты. Взаимодействие между поднимающимся по колонне паром и стекающей флегмой происходит на контактных устройствах колонных аппаратов. Контактное устройство должно

Жидкие п и>

Рис. 154. Ситчатые тарелки:                        Рис. 155. Колпачковые тарелки:

/ — перфорированный диск, 2-пере-     / — тарелка, 2— переливная трубка, ,? —кол-

точные трубки, 3'—стаканы              пачки с прорезями, 4 — паровой патрубок, 5 —

"сегментные перегородки

обеспечивать возможно более полное взаимное-распределение па­ра и жидкости (т. е. максимальную поверхность контакта фаз) при минимальном гидравлическом сопротивлении. В настоящее время применяется большое число контактных устройств различных кон­струкций, которые можно подразделить на две основные группы — тарельчатые и насадочные. '

К простейшему тарельчатому устройству относится ситчатая тарелка (рис. 154). Она представляет собой плоский диск , / с отверстиями диаметром 1—5 мм по всей площади, горизонталь-

172

но укрепленный в колонном аппарате. Для поддержания опреде­ленного уровня жидкости служат переточные трубки 2, нижние; концы которых" погружаются в стаканы 3. Пары, поднимающиеся снизу, проходят через отверстия в тарелке и распределяются в мас­се жидкости в виде пузырьков и струек. Для преодоления сопро­тивления столба жидкости, находящейся на тарелке, затрачивает­ся некоторый перепад давления. Если почему-либо давление на тарелке или части ее падает, жидкость уходит через отверстия и массообмен ухудшается. Это может произойти в случае неточной горизонтальной установки тарелки (перекос тарелки), когда пар-проходит через тарелку в основном в том месте, где слой жидкости имеет минимальную толщину.

Тарелки этого типа просты в изготовлении, дешевы, обладают высокой эффективностью, не требуют точной горизонтальной ус-- тановки. Кроме того, они весьма чувствительны к загрязнениям,, забивающим мелкие отверстия. .

Колпачковые тарелки (рис. 155) состоят из собственно тарел­ки /, на которой-укреплены паровые патрубки 4, снабженные кол­пачками 3 с боковыми прорезями. Поддержание определенного уровня жидкости на тарелке обеспечивают переливные устройства, выполненные в виде переливных трубок 2, расположенных но ди­аметру, или сегментных перегородок 5.

Пары, поступающие через паровой латрубок 4, попадают под колпачок 3 и, преодолевая давление- столба жидкости, проходят через прорези. Выходящий из прорезей пар, разбиваясь на отдель­ные пузырьки и струи, образует на тарелке пену. Интенсивность контакта фаз зависит от скорости поступления пара и глубины погружения колпачка в жидкость.

Колпачковые тарелки менее чувствительны к загрязнениям, имеют более широкий устойчивый интервал работы, но обладают большим гидравлическим сопротивлением и поэтому не могут при­меняться при вакуум-ректификации; кроме того, они более дороги в изготовлении. Колпачки изготавливаются штамповкой, в отдель­ных случаях применяется литье.

Клапанные тарелки (рис. 156) представляют собой плоские диски 1 с круглыми или квадратными отверстиями, закрываемыми клапанами 2. При движении паров снизу вверх клапаны приоткры-.ваются и пары вступают в контакт с жидкостью, находящейся на тарелке. Чем больше количество протекающего пара, тем выше приподнимается клапан. Проходное сечение увеличивается, а ско­рость протекания пара сохраняется постоянной. Высота подъема клапана ограничивается кронштейном-ограничителем 3 и обычно не превышает 8 мм. На рис. 156 клапан показан в открытом сос^ тоянии.

Кроме рассмотренных танов тарелок имеется большое число различных конструкций балластных, пластинчатых и других таре­лок, каждая из которых отличается своими особенностями.

Насадочныс контактные устройства выполняют Те же функции, что и тарельчатые устройства, — увеличивают поверхность контак-

та

та между паром и жидкостью, однако имеют иное конструктивное оформление. В колонном аппарате / (рис. 157) выполнено лож­ное (перфорированное) днище 2, на котором помещены насадоч-ные тела 3. Жидкость поступает из устройства 4, обеспечивающего

Рис. 156. Клапанная тарелка:             Рис. 157. Колонный ап-

/—диск, 2 —клапан, з — огра-           парат с насадкой:

ничителн                   • /_ _{корпуско}лонны, 2-

ложное днище, 3 — насадка, 4 — распределитель жидко­ сти .

ее равномерное распределение по всему сечению колонны. Стекаю­щая жидкость смачивает пасадочные тела, на поверхности которых поднимающийся пар соприкасается с жидкостью.

Чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетво­рять следующим основным требованиям: обладать большой по­верхностью в. единице объема, хорошо - смачивать ■ поверхность, иметь малое гидравлическое сопротивление, быть стойкой к воз­действию агрессивных сред, обладать достаточной механической прочностью и низкой стоимостью.

Проста по конструкции кусковая насадка, выполненная из кус­
ков кокса или кварца размером 25—100 мм. Такая насадка имеет
относительно малую удельную поверхность и большое гидравличе­
ское сопротивление, поэтому, несмотря на дешевизну, она применя­
ется редка    -                                           . -

Широкое распространение получила насадка в виде полых ко­лец, у которых высота равна диаметру (кольца Рашига). Эта на-.-садка изготавливается из керамики, металла, пластмассы и дру-' гих материалов. Диаметры колец.Рашига, применяемых в промыш­ленности, от 25 до 100 мм. Кольца могут быть рассыпаны беспо­рядочно— «навалом.» (рис. 158, а) или уложены правильными ря­дами с вертикальным расположением цилиндров — регулярное рас­положение (рис. 158, б). Последний способ целесообразно приме? нять только при больших размерах колец.

174

Для увеличения поверхности контакта боковую поверхность колец частично выштамповывают и загибают внутрь — кольца Па­ля (рис. 158, в). Применяются также тела двоякой ' кривизны — так называемые седла Бёрля (рис. 158, г).

Рис. 158. Насадки колонных аппаратов: -

а —кольца Рашига «иавалом>, б —регулярная укладка колец, а — кольца Паля,'г — седло Бёрля

В ректификационных и абсорбционных аппаратах используют­ся различные типы насадок, характеристики которых приведены

в табл. 2.

Таблица2. Развиваемая удельная поверхность и свободный объем некоторых насадок

 

. Вид насадки	Размеры элемента, мм	Удельная . поверхность, ма/м*	- Свободный объем, м'/м*	Масса 1 м* насадки, кг
Кокс кусковой Кольца Рашига (керами­ческие) Седла Бёрля (керамиче­ские)	40 ■ -26X25X3 35x35x4 50X50X5 38	86 195 135 95 165	0,54 0,75 0,78 0,79 0,7"	585 600 , 520 500 670

Основные достоинству колонн с насадочными телами —просто­та устройства и низкое гидравлическое сопротивление. Последнее особенно важно для ректификационных установок, работающих под вакуумом. Рассмотренные контактные устройства применяются также при проведении процессов абсорбции.

Перегонные кубы ректификационных установок периодического-действия представляют собой вертикальные или горизонтальные сосуды, снабженные нагревательными устройствами. В этих уста­новках исходная смесь загружается сразу на всю операцию. Ап­парат заполняется не более чем на 65—75% его полного объема из-за возможного вспенивания жидкости. Общий объем перегон­ных кубов в зависимости от заданной производительности колеб­лется в широких пределах — от 1000 до 25 000 л.

При периодическом ведении процесса уровень жидкости в ку­бе понижается. Эта особенность учитывается при конструирова­нии теплообменных элементов, поверхность которых должна на­ходиться под уровнем жидкости и в завершающей стадии процес­са. Поскольку в большинстве случаев нагрев ведется паром, при­меняются теплообменные поверхности, наиболее удобные для это-

175

гб метода нагрева. В вертикальных и горизонтальных цилиндриче­ских аппаратах малой емкости применяются рубашки. В этом слу­чае внутренние стенки аппаратов, па которых накапливаются смо­листые отложения, сравнительно легко поддаются периодической очистке. При необходимости развития больших поверхностей нагре­ва применяют встроенные или вынесенные кожухотрубчатые тепло­обменники.

При выборе типов дефлегматоров и холодильников ректифика­ционных установок учитывают следующие общие требования: обес­печение высоких коэффициентов теплопередачи (высокие скорости омывания поверхности водой или воздухом), возможность очистки поверхности от загрязнений, удобство обслуживания и др. Если необходимы небольшие поверхности, применяют змеевиковые теп­лообменники.

Когда требуется передача значительных количеств . теплоты, используют кожухотрубчатые, спиральные и пластинчатые тепло­обменники. При необходимости экономии воды в больших установ­ках применяют холодильники с воздушным охлаждением.

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: