16.Классификация контактных устройств ректификационных колонн

типу внутренних контактных устройств различают тарельчатые, насадочные и пленочные колонные аппараты.

В тарельчатых аппаратах (рис. VII-1, а) контакт между фазами происходит при прохождении пара (газа) сквозь слой жидкости, находящейся на контактном устройстве (тарелке). В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т.п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным.

В насадочных колоннах (рис. VII-1, б) контакт между газом (паром) и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними. В нефтегазопереработке в основном применяются тарельчатые колонны. Однако в последние годы в связи с созданием эффективных насадок возрос интерес и к насадочным колоннам, особенно это относится к вакуумным процессам, приобретающим в этом случае ряд положительных характеристик: низкое гидравлическое сопротивление, малая задержка жидкости, высокая эффективность в широком интервале изменения нагрузок по пару (газу) и жидкости и др.

В пленочной колонне (рис. VII-1, в) фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости, стекающей по вертикальной или наклонной поверхности.

По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.

В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств, существенно различающихся по своим характеристикам и технико-экономическим показателям. При этом в эксплуатации находятся, наряду с самыми современными конструкциями, контактные устройства таких типов (например, желобчатые тарелки и др.), которые, хотя и обеспечивают получение целевых продуктов, но не могут быть рекомендованы для современных и перспективных производств. При выборе типа контактного устройства обычно руководствуются следующими показателями: производительностью; гидравлическим сопротивлением; коэффициентом полезного действия; диапазоном рабочих нагрузок; возможностью работы на средах, склонных к образованию смолистых или др. отложений; материалоемкостью; простотой конструкции, удобством изготовления, монтажа и ремонта.

17.Теплообменные аппараты, холодильники, холодильники-конденсаторы (виды, назначение, принцип работы, схемы)

Аппараты, предназначенные для проведения тепловых процессов, называют теплообменными. В химической технологии теплообменники используются в процессах нагревания и охлаждения, при конденсации паров и кипении жидкостей, в процессах ректификации, абсорбции, кристаллизации, в экзо- и эндотермических реакциях, при выпаривании и др.

Теплообменники можно классифицировать по следующим признакам:

По назначению теплообменники подразделятся на нагреватели, холодильники, конденсаторы, испарители, деаэраторы, пароперегреватели, дистилляторы и т.п.

По схеме движения теплоносителей различают аппараты прямоточные, противоточные, с перекрестным током теплоносителей, с комбинированным током, с многократно перекрестным током. По роду теплообменных поверхностей теплообменники могут быть трубчатыми или пластинчатыми, т. е. поверхность нагрева в теплообменниках может быть в виде труб или пластин разной формы.

Смесительные теплообменники - смесители - являются наиболее простыми компактными аппаратами, в которых теплота передается от горячего теплоносителя к холодному при их непосредственном соприкосновении и смешивании, например при нагреве холодной воды горячей водой или водяным паром или при нагреве легко разделяющихся веществ (газ-жидкость, вода-масло и т.п.). Для увеличения поверхности контакта теплоносителей используется их разбрызгивание, перемешивание и т. п.

В рекуперативных аппаратах - рекуператорах - теплоносители разделены стенкой и тепло передается от одного теплоносителя к другому через эту разделяющую их стенку, т. е. в этих аппаратах осуществляется теплопередача.

В регенеративных аппаратах - регенераторах - одна и та же поверхность твердого тела омывается попеременно различными теплоносителями. При омывании твердого тела одним из теплоносителей оно нагревается за счет его тепла.

Холодильник (химия) — лабораторный прибор для конденсации паров жидкостей при перегонке или нагревании (кипячении). Используют для отгонки растворителей из реакционной среды, для разделения смесей жидкостей на компоненты (Фракционная перегонка) или для очистки жидкостей перегонкой. Обратные, или восходящие, холодильники используются при проведении реакции при температуре кипения реакционной смеси, но без отгонки жидкости; они обеспечивают конденсацию паров и стекание конденсата обратно в реактор по стенкам холодильника.

Простейшим типом лабораторного холодильника является воздушный, представляющий собой обычно просто стеклянную трубку, которая охлаждается окружающим воздухом. Он применяется исключительно в работе с высококипящими жидкостями (желательно с точкой кипения не ниже 300 °С), которые в работе с водяным холодильником за счёт большой разницы температур могли бы дать в стекле холодильника трещину.

При работе с жидкостями, имеющими температуру кипения ниже 180 °С используются различные по форме водяные холодильники — либиховский, шариковый, змеевиковые и т.п. Для перегонки с наклонно установленным нисходящим холодильником наиболее удобен холодильник Либиха (за исключением случая перегонки жидкостей с очень низкой температурой кипения, например диэтилового эфира). Пальцеобразные холодильники применяются обычно в качестве обратных либо для конценсации паров при проведении сублимации

В общем случае перегретый пар холодильного агента в конденсаторе охлаждается до температуры насыщения, конденсируется и охлаждается на несколько градусов ниже температуры конденсации. Тепло, которое выделяется в конденсаторе, примерно на 30% превышает холодопроизводительность холодильной машины. Например, если холодопроизводительность машины равна 20 кВт, то конденсатор выделяет 25-27 кВт тепла.

Конденсаторы с воздушным охлаждением состоит из вентиляторного блока с электродвигателем и теплообменника. По трубкам протекает хладагент, а вентилятор обдувает трубки потоком воздуха. Обычно скорость потока составляет 1 - 3.5 м/с.

Конденсаторы с водяным охлаждением

Существует три типа конструкции конденсаторов с водяным охлаждением:

Кожухотрубные

Типа "труба в трубе"

Пластинчатые.

Кожухотрубные конденсаторы обычно применяют в холодильных машинах большой мощности, а остальные типы - для менее мощных установок.