61.Схема ректификационной установки
корпус колонны;
тарелка;
тарелка питания;
подогреватель питания;
кипятильник;
дефлегматор;
конденсатор (холодильник);
гидравлический затвор;
GF , GV , G R , G D, GW ,– мольные расходы питания, паров выходящих с верху колонны , флегмы, дистиллята и остатка .
XF , XD , XW – мольные доли НК в питании, дистилляте и остатке
В 4,5 в качестве греющего теплоносителя подается насыщенный водяной пар. В 6,7 в качестве холодного теплоносителя-вода.
Исходная жидкая смесь(питание) после подогрева в 4 обычно до температуры кипения поступает в колонну на тарелку питания. Здесь питание смешивается с флегмой. Образовавшаяся жидкая смесь самотеком стекает в нижнюю(кубовую) часть колонны. Часть кубовой жидкости отбирается в виде остатка (обогащен ВК). Остальная часть этой жидкости после испарения в 5 в виде парожидкостной смеси возвращается в куб колонны. Таким способом в колонне организуют восходящее паровое орошение. Пары, выходящие сверху колонны конденсируются в 6 частично или полностью; если частично, то 7-конденсат; если полностью, то 7-холодильник. Часть конденсата(флегма) через гидрозатвор 8 возвращается на верхнюю тарелку колонны для дополнительного контакта с восходящим паром. Таким способом, в колонне организуют жидкостное орошение. Цель возврата флегмы-повышение четкости разделения исходной смеси.
На схеме-полная колонна. Она имеет 2 части. Часть колонны, выше тарелки питания-укрепляющая(концентрационная), часть колонны ниже-исчерпывающая(отгонная).
Иногда используют неполные колонны. Например, отгонную (№ тарелки питания-n) или укрепляющую (№ тарелки питания-1).
n- номер самой верхней тарелки.
Пример ректификации: прямая перегонка нефти, осуществляется на ЭЛОУ-АВТ.
ЭЛОУ- электрообезвоживающая и обессоливающая установка,
АВТ-атмосферно-вакуумная трубчатка.
Вначале в колонне под атмосферным давлением получают из сырой нефти 4 дистиллята: бензиновую, лиграиновую, керосиновую, газойлевую.
Например,
дизельное топливо-керосино-газойлевая
фракция КГФ(tкип=300-320
).
Остаток первой колонны-мазут. Вторая
колонна-вакуумная, в ней получают ряд
масляных дистиллятов (н-р, легкий
цилиндровый дистиллят и т.д.). Остаток-гудрон.
62.Материальный баланс ректификационной колонны. Уравнение рабочих линий. Определение высоты и диаметра проектируемой колонны.
Уравнение рабочих линий ректификационной колонны выводят из уравнений материального баланса укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Для упрощения пользуются 3-мя допущениями:
1.Мольный расход пара в колонне постоянен по ее высоте (при конденсации 1 моля ВК испаряется 1 моль НК)
2.XD=XR=YD (пренебрегаем укрепляющим действием дефлегматора)
3.XW=YW (пренебрегаем исчерпывающим действием кипятильника)
GF + GR=GV +GW - (A)
GV=GD +GR – (B)
П
одставим
(B)
в (A):
GF =GD +GW – мат.баланс ректификационной колонны по потокам
-
мат. баланс по НК
Из системы находят расходы дистиллята и остатка, т.е GD и GW
Для построения рабочей диаграммы фазового равновесия состав-состав будем использовать уравнение рабочей линии в верхней, т.е укрепляющей части колонны:
– линейная
зависимость
=
– отрезок,
отсекаемый на оси ординат рабочей линии
– флегмовое
число (отношение расходов флегмы и
дистиллята)
Построим рабочую диаграмму y-x :
Откладываем известные концентрации XW,XF,XD на оси абсцисс. Восстанавливаем в этих точках перпендикуляр. На оси ординат откладываем отрезок равный . Соединяем точки B, C отрезком прямой.
BD - рабочая линия укрепляющей части колонны
AD - рабочая линия исчерпывающей части колонны
Рассмотрим графический способ определения высоты ректификационной колонны по числу теоретических тарелок. Будем вписывать прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями в интервале x=xW÷xD
nT=6
Число действительных тарелок > теоретических:
,
где
–средний КПД тарелок в колонне
Высота тарельчатой части колонны:
,
где
-
межтарельчатое расстояние
Диаметр
проектирующей колонны определяют по
объемному расходу паровой фазы:
-
-
максимально допустимая скорость пара
в колонне