12.2. Тарельчатые колонны

Для процесса ректификации тарельчатые колонны используются чаще, чем насадочные. По конструкции – это вертикальный аппарат, внутри которого смонтированы различные конструкции: устройства для ввода сырья и орошения, сепарационные устройства для разделения газо-жидкостных потоков.

Тарельчатые колонны можно разделить на простые и сложные.

Простые используются для разделения исходной смеси на два компонента или две фракции. При этом получают верхний НКК и кубовый - ВКК

При эксплуатации колонных аппаратов необходимо поддерживать температуру и давление в колонной установке. Технологический регламент в пределах температуры по высоте колонны меняется и убывает снизу вверх. Для поддержания температурного режима необходимо осуществить нагрев куба колонны и снимать тепло из верхней части колонны. Для этого можно использовать несколько методов: наиболее часто используют обогрев куба колонны за счет размещения встроенного теплообменника или же используют циркуляцию кубов: жидкость через испаритель. При этом часть кубового продукта возвращается в колонну в виде паров. Отвод тепла в верхней части колонны осуществляется, чаще всего, за счет подачи холодного острого орошения. При этом часть верхнего продукта конденсируется и охлаждается в виде орошения, возвращенного на верхнюю тарелку колонны. Нарушение температурного режима влечет за собой изменение эффективного массообмена и может привести к нарушению работы колонны в целом. Повышение температура может привести к росту давления в аппарате за счет увеличения количества паровой фазы, а это, в свою очередь, может привести к такой аварийной ситуации как разгерметизация со взрывом. Для предотвращения этого нужно постоянно следить температурой на всех участках колонны и за давлением в аппарате. При отклонении этих параметров от заданных форм необходимо принять меры для выхода колонны на нормальный режим, с использованием всех возможных методов (изменение температуры и количества сырьевого потока, изменение температуры и количества орошения и путем выравнивания количества тепла подаваемого в куб колонны, в зависимости от способа его теплообмена). Во избежание взрывоопасной ситуации, колонны, работающие под давлением, обязательно должны быть снабжены предохранительным клапаном. При подаче сырья и орошения в колонну возможен эрозийный износ корпуса и внутренних устройств. Чтобы избежать этого устанавливают предохранительные пластины в карманах для ввода жидкого сырья или орошения. Для ввода парожидкостного сырья предусматривают устройства для равномерного распределения потока по сечению колонны. Это будут одно- или двухпоточные улиты. Для защиты корпуса от эрозии в этом случае предусмотрена установка защитной гильзы для предотвращения изнашиваемости штуцеров.

12.3. Сложные ректификационные колонны.

Если исходную сырьевую смесь нужно разделить на несколько компонентов или фракций, то нужно использовать несколько последовательно соединенных простых колонн.

Технологическая схема получается достаточно громоздкой, а установка – металлоемкой. Поэтому для разделения многокомпонентной смеси целесообразно использовать сложные ректификационные колонны. Они представляют собой тарельчатые аппараты, работающие совместно с отпарной колонной (стриппингами). Стриппинговая секция представляет собой колонны малого диаметра, установленные одна на другую и объединенные в общем, корпусе. Стриппинговые, также как и основные колонны, снабжены тарелками. Помимо верхнего и нижнего продукта, по высоте колонны, отбирают ряд боковых фракций (погонов). Эти фракции отправляются в соответствующую секцию стриппинговой колонны, где делятся на две части. Верхний продукт, при этом, возвращается в основную колонну в качестве бокового орошения, нижний продукт является целевой боковой фракцией. Использование стриппингов позволяет отбирать несколько фракций по высоте колонны, которые являются целевыми наряду с верхним и нижним продуктом, уходящим из ректификационной колонны. Колонны данного типа широко используют в нефтепереработке для получения из нефти топливных фракций. Конструктивное оформление может быть различно, в зависимости от целевых продуктов.