1.9.1 Насадочные колонны

Насадочные колонны удовлетворительно работают только при обильном и равномерном орошении насадки жидкостью. Различают два основных режима работы насадочных аппаратов: пленочный, при котором жидкость, омываемая газом, стекает по элементам насадки, и эмульгационный, когда весь аппарат заполнен жидкостью, а через слой её между элементами насадки барботирует газ. Меньшее гидравлическое сопротив­ление насадочных колонн по сравнению с тарельчатыми особенно важно при ректификации под вакуумом. Даже при значительном вакууме в верхней части колонны вследствие большого гидравлического сопротивле­ния ее разрежение в кипятильнике может оказаться недостаточным для требуемого снижения температуры кипения исходной смеси. Для уменьшения гидравлического сопротивления вакуумных колонн в них применяют насадки с возможно большим свободным объемом. В насадочной колонне не требуется отвода тепла, а количество орошающей жидкости обычно достаточно велико. В укрепляющей колонне количество жидкости меньше количества поднимающихся паров на количество отводимого дистиллята, в исчерпывающей же колонне количество жидкости больше, чем в укрепляющей, на количество вводимой смеси. Неравномерное распределение жидкости по сечению колонны может привести к недостаточно четкому разделению компонентов, особенно при большом диаметре колонне. Низкое гидравлическое сопротивление насадочных колонн существенно лишь при ректификации в вакууме.

Рисунок 4- Насадочная ректификационная колонна с кипятильником. 1-корпус; 2 - насадка; 3- опорная решетка; 4-перераспределитель флегмы; 5-патрубок для слива кубового остатка; 6 - кипятильник; 7 - ороситель.

1.9.2 Тарельчатые колонны

В отличие от насадочных колонн, широко применяемых, тарельчатые колонны используют пока лишь для специальных процессов разделения, что обусловлено их относительно высокой стоимостью. Так, например, тарельчатые
 колонны применяют при однотипных работах в случаях необходимости получать дистиллят высокой чистоты, а также при сравнительной ректификации, воспроизводящей процесс в производственной тарельчатой колонне.

По своей конструкции тарелки подразделяют на колпачковые и ситчатые, клапанные. Эти тарелки применяют для ректификации при атмосферном давлении вследствие их относительно большого гидравлического сопротивления проходу паров, которое значительно превышает гидравлическое сопротивление колонок других типов. Принцип действия тарельчатых колонн состоит в барботаже пара через жидкость на каждой тарелке, на которой поддерживают определенный уровень жидкости. Флегма перетекает с верхней тарелки на нижнюю по переливным трубкам, расположенным внутри
 или снаружи колонки.

Недо­статок тарельчатых колонн - от­носительно высокое гидравлическое сопротивление - в условиях ректи­фикации не имеет такого существенного значения, как в процессах аб­сорбции, где величина р связана со значительными затратами энергии на перемещение газа через аппарат. При ректификации повышение гидрав­лического сопротивления приводит лишь к некоторому увеличению дав­ления и соответственно к повышению температуры кипения жидкости в кипятильнике колонны. Однако тот же недостаток (значительное гид­равлическое сопротивление) сохраняет свое значение для процессов ректификации под вакуумом. Ещё существенным недостатком барботажных ректификационных колонн является сложность конструкции.

1.10 Типы тарелок

1.10.1 Ситчатые тарелки

Колонна с ситчатыми тарелками представляет собой вертикальный цилиндрический корпус с горизонтальными тарелками, в которых равномерно по всей поверхности просверлено значительное число отверстий диаметром 1-5 мм.

Газ проходи сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков.

Ситчатые тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонт. Гидравлическое сопротивление этих тарелок невелико. Ситчатые тарелки устойчиво работают довольно широком интервале скоростей газа, причем в определенном нагрузок по газу и жидкость эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны загрязнителям и осадкам, которые забивают отверстия тарелок [15].

Ситчатые тарелки применяют в основном для колонн малого размера, так как при диаметрах более 2,5 м распределение жидкости на тарелке становится неравномерным

Рисунок 5- Ситчатые тарелки а - схема устройства колонны; б – схема устройства тарелки; 1 - корпус; 2 - тарелка; 3 - переливная труба; 4 – стакан.