Орошение подается на верх основной колонны для обеспечения необходимого флегмового числа во всех нижерасположенных секциях. Флегма с нижней тарелки каждой секции делится на две части: одна часть стекает в отпарную секцию, где от этой жид­кости отделяются НКК в результате подвода тепла или водяного пара в нижнюю часть отпарной секции; оставшаяся часть жидкости служит орошением для нижерасположенных секций сложной колонны.

Готовый продукт выводится из нижней части отпарной секции, а пары возвращаются в основную колонну. Вследствие отвода боковых погонов в отпарные секции в сложной колонне масса паров ректификата увеличивается сверху вниз, а масса орошения достигает максимума наверху.

Чтобы создать более равномерное распределение потоков паров и флегмы по высоте сложной колонны, часть тепла для обра­зования орошения снимают промежуточным циркуляционным орошением (рис. XIV-16). Для этого с тарелки, расположенной ниже сечения отбора бокового погона, отбирают часть флегмы и прокачивают ее через теплообменник. В теплообменнике цирку­лирующая флегма охлаждается, отдавая часть тепла, например нефти. Охлажденная флегма подается вновь в колонну, где при контакте с парами, имеющими более высокую температуру, она вновь нагревается. Часть паров при этом конденсируется, образуя поток флегмы для расположенной ниже секции сложной колонны. Массу промежуточного циркуляционного орошения рассчитывают по уравнению (XIV, 65). Обычно для создания циркуляционного орошения используются 2—4 тарелки.

Для определения внутренних потоков паров и жидкости в раз­личных сечениях сложной колонны составляют материальные и тепловые балансы, аналогичные ранее рассмотренным. Каждую секцию сложной колонны рассчитывают как соответствующую часть простой колонны.

Применение сложных колонн оправдано в тех случаях, когда требуется относительно невысокая четкость разделения (выделе­ние широких фракций).

15. Основные типы ректификационных колонн

Для проведения процесса ректификации применяют аппараты различных конструкций в основном колонного типа. По типу контактных устройств различают насадочные, тарельчатые и пле­ночные аппараты. Область применения тех или иных аппаратов определяется свойствами разделяемых смесей, производитель­ностью и т. д.

Уа рис. XIV-17 приведены схемы аппаратов основных типов.

В нефте- и газопереработке применяют главным образом тарельчатые колонные аппараты. По способу организации отно­сительного движения контактирующих потоков жидкости и пара

различают контактные устройства с противоточным, прямоточным и перекрестноточным движением фаз (рис. XIV-18). Независимо от схемы движения потоков в пределах отдельного контактного устройства (контактной ступени) в целом по аппарату, как пра­вило, осуществляется противоток пара и жидкости.

Насадочные колонны. Насадочные колонны нашли применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить малую величину за-

ж

П

ж

ж

ж

Рис. XIV-18. Основные схемы движения потоков пара и жид­кости в контактной зоне: а — противоток; б — прямоток; в — перекрестный ток.

жЦп

а

Рис. XIV-17. Колонные аппараты основных типов:

а — насадочный; б — тарельчатый; в — пленочный; 1 — корпус аппарата; 2 — распре­делитель; 3 — ограничительная решетка; 4 — насадка; 5 — опорная решетка; 6 — та­релка; 7 — переточное устройство; 8 — поверхность контакта.

держки жидкости в колонне, небольшой перепад давления, а также для малотоннажных производств. В последние годы были созданы новые типы насадок (кольца Палля, из просечного металла, се­ток и др.), которые оказались достаточно эффективными в колон­нах большого диаметра. Это создало перспективы применения насадок некоторых типов для многотоннажных производств (ва­куумная перегонка мазута и т. п.).

Основные типы насадок. Насадки представляют собой твердые тела различной формы, которые загружают в корпус колонны внавал или укладывают определенным образом. Развитая поверх­ность насадок обусловливает значительную поверхность кон­такта пара и жидкости. Известны многие конструктивные модифи­кации насадочных тел, основные типы которых приведены на рис. XIV-19.

Для заполнения насадочных колонн широко применяют кольца Рашига* изготовленные из различных материалов, что обеспечи­вает универсальность их практического использования. Однако кольца Рашига обладают относительно невысокой производи­тельностью и сравнительно высоким сопротивлением. Последнее ограничивает их применение для вакуумных процессов. Создан­ные в" последние годы "различные модификации колец Рашига— кольца Палля, кольца Борад и другие позволили получить луч­шие рабочие характеристики, чем при кольцах Рашига.

			Сопротивле­
Тип насадки	Производи­	[Эффектив­	ние одной тео­
	тельность	ность	ретической тарелки
Кольца Рашига d = 25 мм	1	1	1
» Палля d = 25 мм	1,4—1,5 1	1—1,25	0,7—0,75
Седла Берля	1,1—1,25	1,1	0,6—0,7
» Инталлокс	1,2—1,4	1,3	0,45—0,5
Кольца Борад d = 12,7 мм	1	2,5—2,6	0,3
Спрейпак (из просечного листа)	3—3,5	0,4	0,3—1
Гудлоу	1,15—1,20	3,5	0,13
Гиперфил	1,0—0,9	2	0,25—0,45
Зульцер (косорифленая сетка)	Около 2	2,5	0,25—0,45
Сетчатый складчатый кубик	» 2	1,5	0,5

Рис. XIV-19. Основные типы насадок:

кольца: 1 — керамические Лессинга; 2 — с крестообразными перегородками! 3 — кера­мические Палля; 4 — металлические Лессинга; 5 — металлические Палля; 6 — Борад с двойной сеткой; седла: 7 — Берля; 8 — Инталлокс; сетчатые насадки; 9— Малти- фил; 10 — сетка для насадок Малтифил и Гиперфил; 11 — Спрейпак; 12 — Зульцер;

13. — сетка для насадки Зульцер и схема движения потоков пара и жидкости в насадке;

14. — Гудлоу; 15 — Стедмана; 16 — пакетная; 17 — складчатый кубик.

Свободное сечение таких устройств должно быть по возможности больше и приближаться к величине свободного объема насадки. Чтобы насадка работала эффективно, поверхность элемента на­садки должна хорошо смачиваться жидкостью.

Гидравлика насадочных колонн. Расчет скорости пара в колонне. В зависимости от нагрузок колонны по

?

I

пару G и жидкости L изменяется характер взаимодействия между ними, этим и определяется предельная скорость пара в насадочной колонне. При некоторых величинах паровой и жидкостной на­грузок резко увеличиваются количество удерживаемой в насадке жидкости и гидравлическое сопротивление слоя насадки. Такой режим называется захлебыванием колонны и считается верхним

Цп\Щи\1л'у\лх<м\у\\1

Ш]

щ

I frfl

Л 10

ш

Ж

ItH

а

ш

4i

Рис. XIV-20. Распределительные устройства для насадочных колонн:

а — гладкая перфорированная плита; б — перфорированная плита для питающей жид­кости с паропроводящими патрубками; в — плита с короткими парожидкостными па­трубками; г — плита с удлиненными патрубками; д — плита с удлиненными патрубками для жидкости и паропроводящими патрубками; е — то же, для одновременного перелива жидкости и отвода пара; ж — плита для малого расхода жидкости с отверстиями и двумя высотами сливных патрубков; з — перфорированный распределитель со стержнями, не достигающими насадки; и — перфорированный распределитель со стержнями, утоплен­ными в насадку; к — ороситель с зубчатыми краями для колонн диаметром до 300 мм; л — перераспределитель жидкости барботажного типа; м — перераспределитель жидко­сти и пара.

пределом устойчивой ее работы. Рабочая скорость пара в колонне w должна быть меньше, чем скорость захлебывания хю₃._йхл

w = (0,75 —0,85) ТРзахл (XIV,75)

Скорость захлебывания рассчитывают по различным уравне- ниям, в том числе следующего вида:

(XIV,76)

где [х_ж — вязкость жидкости, мПа- с; Л — коэффициент, зависящий от типа и размеров насадки; для колец Рашига А = 0,022.

Сопротивление насадочных колонн.Сопро- тивление слоя насадки Ар рассматривают состоящим из двух со-

противлений: сухой насадки Ар_с и сопротивления, обусловлен- ного взаимодействием пара с жидкостью, Ар_п__ж

Ьр=ЬРс + ЬРп-ж (XIV,77)

Сопротивление слоя сухой насадки, определяется из уравнения