Способы подвода тепла в низ колонны

Ректификация является энергоёмким процессом, т.к. связана с необходимым многократным испарением сырья.

Два основных способа нагрева:

• «Глухим» паром;

• Циркулирующей горячей струёй.

1. Глухой пар- это нагрев через стенку.

1. В

   Ж

   ыносной кипятильник:

Греющий пар

Ж+П

Кубовый остаток

конденсат

При этом имеется возможность использования стандартных теплообменников. Кубовый остаток нагревается и частично испаряется.

2. Выносной кипятильник с паровым пространством (рибойлер). Он выполняет роль дополнительной тарелки.

пар

пар

конд.

ж

куб. ост

3. Встроенные кипятильники. Они применяются при небольших поверхностях теплообмена.

пар

змеевик

пар

конд.

куб. ост.

куб. ост.

2. Циркулирующая горячая струя

Она используется при высокой температуре низа колонны, когда применение водяного пара невозможно.

Часть кубовой жидкости прокачивается через трубчатую печь, где нагревается и частично испаряется. Образующаяся горячая струя возвращается в низ колонны, где нагревает жидкость и испаряет её. Такой нагрев наиболее распространен в нефтепереработке.

куб. ост.

Способы создания орошения верха колонны

1. Парциальный конденсатор

2. Выносной конденсатор-холодильник

3.Циркуляционное неиспаряющееся орошение

Пары дистиллята на конденсацию

T₂

ж

ж

Т₁

вода

Т1 > Т2

Жидкость охлаждается на первой тарелке в выносном холодильнике. Холодная жидкость приводит к частичной конденсации пара в колонне в количестве, равном количеству флегмы. Эта схема чаще всего применяется в условиях повышенной коррозионной активности жидкости. В этом случае требуемая поверхность теплообменника достаточно мала (пар не конденсируется), и в коррозионных условиях при высокой температуре работает малая поверхность (например, при ректификации с вводом острого водяного пара в низ колонны).

Материальный баланс процесса ректификации

При составлении материального баланса принимаются следующие допущения:

1. Все тепло подводится с глухим паром в кипятильнике.

2. Смесь подается подогретой до температуры кипения в жидком виде.

3. Мольные теплоты испарения НКК и ВКК одинаковы, следовательно, каждый кмоль пара при своей конденсации испаряет 1 кмоль жидкости ( но не на 1 кг) (правило Трутона). Поэтому количество молей паровой фазы, поднимающейся вверх по колонне, в любом состоянии одинаково.

Баланс составляется в кмолях и мольных долях.

4. При конденсации в дефлегматоре не происходит изменение состава пара, следовательно, состав пара, уходящего из колонны, равен составу дистиллята.

5. При испарении жидкости в кубе не происходит изменения её состава, т.е. состав пара, выходящего из куба и поступающего на нижнюю тарелку, равен составу кубового остатка, что справедливо при малых концентрациях НКК.

, , - кмоль/час

, , - мольные доли НКК

Флегмовое (паровое) число R=

Отношение количества флегмы к количеству дистиллята .

Материальный баланс для всей колонны:

= + - полный баланс

= + - баланс по НКК

Обычно известно , , , , а находят и .

Количество пара, поднимающегося по колонне:

= + = R + = (R+1);