Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Стабников В.Н. Перегонка и ректификация спирта

.pdf

Скачиваний:

203

Добавлен:

30.10.2023

Размер:

20.38 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 5113 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

		Жидкость
Жидкость	т
!	ГР -		Газ
	I	Л	г = 1	Газ
[ J			{
[ J			1
	2 С
		'

Рис. 84. Роторный аппарат для прове	Рис. 85.	Схема	устройства		Рис. 86. Схема центробежного
дения процессов массообмена.	турбодистиллятора:				контактора.
	1—колонна;	2—вращающейся вал;
	3—крыльчатки; 4 — направляющие
	кольца: 5—отверстия		в	кольцах;
	5—трубы;	7—приемники		флегмы.

устройств контактных Конструкции

Аппараты с подвиокной поверхностью контакта

121

Принципиальная схема аппарата второго типа представлена на рис. 82. Аппарат этого типа ‘был использован И. М. Аноши ным для ректификации спирта и показал высокую эффектив

ность.	рис. 83 изображен аппарат этого	типа, предложенный
На	рис. 83 изображен аппарат этого	типа, предложенный
В. С.	Николаевым [19]. Аппарат состоит	из	неподвижных	и
вращающихся тарелок, которые образуют			кольцевые	ка
налы.

Прохождение жидкой фазы в этом аппарате обеспечивается центробежной силой. Жидкость поступает в центральное от верстие каждого конуса и последовательно проходит через все кольцевые каналы.

Пар движется навстречу жидкости, контактируя с ней. Эффективность такого контактного аппарата довольно ве

лика.

Экспериментами найдено, что 1 пара тарелок (подвижной и

неподвижной) эквивалентна б— 8	колпачковым тарелкам. Это
значительно понижает высоту	многотарелочных аппаратов
[20].

Разумеется, такой аппарат может быть попользован только для ректификации чистых жидкостей. Производительность его

невелика.	другая модификация	этого типа,
На рис. 84 представлена	другая модификация	этого типа,
а на рис. 85 — конструкция	колонны, относящейся	к третьей

группе.

Это устройство обеспечивает сильно развитую поверхность

соприкосновения фаз [17] за счет распыления							жидкой	фазы
при	помощи		вращающихся		крыльчаток,		сидящих	на
валу.
На рис. 8 6			приведена схема центробежного контактора, раз
работанного		кафедрой		процессов	и аппаратов		во Вроцлаве
(ПНР).		действия		контактора	основан	на	противоточном
Принцип
движении газа и жидкости между кольцами подвижного								(ниж
него)	и неподвижного			(верхнего)	дисков.	Число оборотов		ниж

него диска 1000—3000 об/мин. Такие контакторы должны быть установлены на одном валу с последовательным прохождением через них пара и жидкости при сохранении противотока. Можно

предполагать, что такой аппарат	будет высокоэффектив
ным.	I

Аппараты с горизонтальным валом

К этому типу аппаратов относится аппарат, схема которого изображена на рис. 87 [21].

122 Конструкция контактных устройств

Аппарат имеет цилиндрический 'Горизонтальный кожух 1.

В	нем медленно, со скоростью 20—30 об/мин, вращается нал 2
с	насаженными на нем	дисками 3.
	\Т ~	з

Флегма

Рис. 87. Горизонтальный ректификационный аппарат.

Указывают, что такого рода аппарат отличается высокой эффективностью.

Весьма интересная конструкция аппарата с горизонтальным валом разработана Подбильяяком [17]. iB этом аппарате вра щающийся на горизонтальной оси ротор (рис. 8 8 ) представляет

Рис. 88. Схема работы центробежного ректификатора.

собой ленту, свернутую в спираль. Ротор вращается с большой скоростью. Жидкость вводится в центр спирали, центробежной силой отбрасывается к ее стенке и течет по ней от центра к

124 Конструкции контактных устройств

для тонкого разделения сравнительно небольших количеств

смесей, компоненты которых	очень близки друг к другу по
температуре кипения.
§ 8. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Проф. В. В. Кафаров [24]	на основе литературных данных

провел сопоставление эффективности различных типов аппа ратов для 'ректификации. Приведем некоторые данные из таб лицы, составленной им (табл. 2 1 ).

Таблица 21

Сопоставление различных типов контактных устройств

(по В. В. Кафарову)

			*
			<и
			ч
			« s'
			0-7
			го [\|	3?
	Тип колонн		С 01	3?
	Тип колонн		■о*	а
			\|Д	<
			\|Д	с
			* *
			О о
Тарельчатая	колпачковая . . . .		1,06	74
Тарельчатая колпачковая		с плава	1,50	75
ющими клапанами ........................			1,50	75
Тарельчатая колпачковая с диско			1,40	85
выми клапанами ............................			1,40	85
Тарельчатая	ситчатая, свободное
сечение 26,6 И ................................			2,42	74
То же, свободное сечение 36И . .			2,45	74
То же, свободное сечение		36И . .	3,38	74
Тарельчатая	реш етчатая-................		1,70	60
Насадочная	в пленочном	режиме	1,08	_
(кольца 25X25 м м ) ....................			1,08	_
Насадочная эмульгационная . . .			0,55	—
Колонна с	плоскопараллельной		4,50	_
насадкой, ширина пластины 13 мм			4,50	_
Тож е, с пластиной шириной 7 мм			4,27	_
				_

[ Расстояние между *тарелками в мм	\| Высота на одну тео ретическую тарелку ! В М	Сопротивление на одну теоретическую тарелку в мм вод. cm.	. Съем продукта с еди ницы объема аппара- \| та в мЧсек-м*
610	0,820	54,0	1,30-
460	0,615	—	2,45
		—
610	0,720	_	1,95
610	0,820	54,0	1,73
610	0,820	54,0	3,00
760	1,025	54,0	3,30
305	0,510	—	3,34
._	0,555	55	1,95
—	0,050	22,5	11,0
_	0,650	_	6,95
	0,600	15,0	7,70

Проф. Кафаров указывает, что его попытка сопоставить различные типы аппаратов не претендует на большую точность приведенных данных. Это и понятно, так как результаты полу чены при перегонке различных систем, а ряд величин, приво димых в таблице, получен косвенными расчетами. Следует так

Сопоставление различных контактных устройств

125

же учесть, что во многих отраслях 'промышленности не ставит ся задача такой полной очистки продукта, как при ректифи кации спирта. Поэтому к оценке эффективности аппаратов не обходимо подходить с большой осторожностью.

Т а б л и ц а 22

Некоторые данные об эффективности применения различных типов аппаратов при перегонке бражки

Тип колонн	Назначение	Результаты исследования
	в производстве

Литера турный источник

Колпачковые двойно				Бражные	К.	п.	д. тарелок 0,6,
го кипячения, расстоя					съем	спирта		(абсолют
ние	между		тарелками		ного)		77 кг/м^-ч,		на
И —300 мм					грузка		по	бражке
					8000	[Кг/ж2-ч, скорость
					пара в свободном сече
					нии		колонны		0,7—
					0,8 м/сек
Ситчатые			проваль-	Перегонка зер-	К. п. д. 0,6,			съем спир- [4]
ные,	по данным иссле-			но-картофельных	та 120 к г/м 3-ч, нагрузка
дований		в	полузавод-	и смешанных бра-	по бражке 24000 кг/м 2-ч,
ском масштабе, живое жек					скорость пара 1,5 м/сек
сечение		21% ,Н =300мм

То же, живое сечение

18%, /7=600 мм

То же,	живое сечение		Перегонка	па-
20% (по опытам на по-			точной бражки
лузаводской установке)
Насадочная		колонна	Перегонка	па-
с реечной насадкой с точной бражки
подслоем	при	кольцевой
насадки	при	работе в
режиме	эмульгирова
ния

К. п. д. 0,85, съем [4]
спирта	300	кг/м 3-ч,
нагрузка	по	бражке
28000 кг/м 2-ч,		скорость
пара 1,8 м/ч, гидравли
ческое	сопротивление

в 2 раза меньше, чему колпачковых тарелок

К. п. д. 0,86, скорость


пара	в свободном сече
нии	1,5 м/сек, нагрузка
по бражке 20000кг/м2-ч
Съем спирта		[10]
130 кг/м 3-ч (на		объем
насадки)

Колонна с ситчатыми	Перегонка па-		К. п. д. 0,69, скорость
провальными тарелка-	точной	бражки	пара в свободном сече-
ми-,живое сечение 12-,5%	под	вакуумом	нии	между тарелками
(работа в полузавод-	710 мм pm. cm.		3,8—4,2 м/сек; потеря
ском масштабе)			напора 15—20мм вод. cm.
			на	1 тарелку

126 Конструкция контактных устройств

Однако данные табл. '2 1 все же говорят о больших достиже ниях в области создания новых контактных устройств и о не

обходимости исследовать их для выяснения возможности ис пользования иpin ректификации спирта.

За последние годы кафедрой процессов и аппаратов. КТИППа в этом направлении проведена большая работа. Не которые результаты этих работ приведены в табл. 2 2 .

Анализируя данные табл. 22, можно заключить, что аппа-. раты с провальными тарелками, так же как и аппараты с на садкой при работе д режиме эмульгирования (ом. главу V)

отличаются высокой 'производительностью и являются перспек тивными. При этом, однако, следует учитывать, что опыты с этими типами аппаратов проведены только в полузаводском масштабе.

В табл. 23 сведены результаты исследований новых типов контактных устройств в отношении их применимости для эпю рации и ректификации.

Т а б л и ц а 23

Результаты исследования некоторых типов контактных устройств

Тип колонн	Назначение	Результаты исследования
	в производстве

Литера турный

И С Т О Ч Н И К

Тарельчатая много колпачковая производ ственного масштаба

Насадочные колонны с кольцевой насадкой в лабораторных усло виях, в режиме эмуль гирования

Колонны с клапан ными тарелками, с плос кими или дисковыми клапанами в условиях полу производственных испытаний

Ситчатые провальные тарелки в условии полузаводских испытаний

Ректификация	Удельный съем спир				[10]
Эпюрация	та 6,3 дкл/м^-ч.
Эпюрация	Удельный	съем	спирта
	19,45 дкл!м'л- ч
Ректификация и	Удельный съем спир [10]
эпюрация	та 16,6	дкл1м3-ч,		для
	эпюрациониой		колонны
	38,9 дкл/м^-ч
В условиях эпга-	Нагрузка тарелки			по	[21
рации и ректи	жидкой фазе 12.н3/* 2-‘*
фикации (колонна
истощения)
В условиях эпю-	Показана		возмож		[11]
рации	ность применения			для

эпюрации

ЛИТЕРАТУРА

1.	В.	Н. С т а б н и к о в, С. Е. X а р и н, Теоретические основы	перегонки
и ректификации спирта, Пищепромиздат, 1951.			вып. 23,
2.	И.	Ф. М а л е ж и к , В. Н. С т а б н и к о в, Труды КТИППа,	вып. 23,
1960;	см.	также «Спиртовая промышленность», 1961, № 3.

Сопоставление различных контактных устройств

127

В.

Н.

С т а б н и к о в ,

Труды

Воронежского

химико-технологического

института, т. III—IV, 1939.

М.

.И. Ш т р о м и л о ,

«Спиртовая

промышлен

В.

Н.

С т а б н и к о в ,

ность», 1961, № 5.

«Спиртовая

промышленность»,

1960,

№

О.

Е.

С а т р о п и н с к и й,

6. В. Н. С т а б н и ко в, А. П. Н и к о л а е в ,

П. С. Ц ы г а н к о в ,

В. Г.

Г р а б а р е н к о, Труды КТИППа,

вып. 22, 1960.

наука

промыш

М.

Э .. А э р о в, Г.

А.

Б ы с т р о в а ,

«Химическая

ленность», том II, № 1, 1957.

Е. Л.

Д а р о в с к и х ,

Л. Е.

8. М. Э. А э р о в, Г. А. Б ы с т р о в а,

С у м ш н н , «Химическая промышленность»,

1960, № 1.

но

Г.

И.

Ф е р т м а н,

К.

А.

К а л у н я н ц , Усовершенствованные

вые тарелки

брагорекшфикационных аппаратов, Цинтипищепром,

1960.

16,

10.

П.

О.

Ц ы г а н к о в ,

В.

Н.

С т а б н и к о в , .

Труды КТИППа,

вып.

1956.

П.

С.

Ц ы г а н к о в,

В. Н.

С т а б н и к о в,

Труды

КТИППа,

вып.

16,

1,1.

1956.

В.

Н.

С т а б н и к о в ,

А.

П. Н и к о л а е в ,

«Спиртовая

промышлен

12.

ность», 1957, № 1.

«Журнал прикладной химии»,

т. XXXI,

1958.

13.

А. П. Н и к о л а е в,

14.

А.

П.

Н и к о л а е в ,

Известия

вузов

МВ.0

СССР,

Пищевая

техноло

гия, № 4, 1958.

К-

П.

А н д р е е в,

Э.

А.

Б о б о р е к о,

А.

В. З е

15.

С.

Н.

В о р о б ь е в,

л ен щи ко в а, Л. X. В о до л а зо в а,

Труды ВНИИСПа, вып.

1956.

16.

Ю.

В. Л о п л а в с к и й ,

Тезисы

докладов

Всесоюзной межвузовской

конференции

по теории и практике ректификации в

химической

пищевой

промышленности, изд. Киевского университета, 1960.

смесей, ОГИЗ,

Гостех-

17.

В.

Г.

Ф а с т о в с к и й ,

Разделение

газовых

издат,

1947.

Р о з е н г а р т ,

Техника

лабораторной

перегонки и

ректифика

18.

М.

И.

ции, Госхимиздат, 1951.

Материалы

межвузовской

конференции

по маши

19.

В. С.

Н и к о л а е в,

нам и аппаратам диффузионных процессов. Казань, 1961.

20.

В.

Н.

С т а б н и к о в ,

Тезисы докладов, см. [16].

ротационном

аппа

21.

А.

М.

Н и к о л а е в ,

Исследование массообмена в

рате, Автореферат диссертации, 1961.

промышленность»,

1953, №

22.

Т.

Ф и л и п п ос ь я нц,

«Химическая

23.

Н.

И.

Г е л ь п е р и н ,

В. А.

П е б а л к ,

«Журнал

прикладной

химии»,

т. XXVI, № 4, 1953.

«Хнмичеокая

наука

промышленность»,

т.

II,

24.

В.

К а ф а р о в,

№ 1, 1957.

Г Л А В А V

МЕ Х А Н И ЗМ П РО Ц Е С С А П Е РЕ Г О Н К И И Р Е К Т И Ф И К А Ц И И

ИЭФ Ф Е К ТИ В Н О С ТЬ КОНТАКТНЫ Х УСТРОЙСТВ

Процессы, происходящие в контактных устройствах аппара тов, могут рассматриваться с двух точек зрения; с точки зре ния гидродинамики явления и с точки зрения процессов маесопередачи, протекающих «а поверхности контакта.

Вследствие многообразия типов контактных устройств, ес тественно, и гидродинамическая их характеристика будет весь ма различной. Поэтому мы рассмотрим в настоящей главе гид родинамику основных типов аппаратов: тарелочных, насадоч ных, трубчатых, а также изложим основные воззрения на про цесс массопередачи в ректификационных аппаратах.

§ 1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕГОННЫХ АППАРАТОВ

Термин «эффективность» прочно укрепился в литературе о перегонке. Он употребляется многими авторами [1 , 2, 3, 4, 5].

Однако в литературе нет достаточно четкого определения поня тия эффективности перегонных аппаратов. Более того, в неко торых работах термин «эффективность» употребляют не совсем

правильно и смешивают ,с	другими	понятиями, например	с
понятием движущей силы.		ясность в этот вопрос	и
В связи с этим необходимо внести

дать четкие определения основных понятий перегонки, особенно понятия эффективности перегонных аппаратов.

Основные понятия и определения

Производительность перегонного аппарата определяется; а) как количество сложной смеси (весовое или объемное), по

ступающее за единицу времени на перегонку; б) как количество продукта (весовое или объемное), полу

чаемое за единицу времени.

При этом указывается содержание компонентов в исходной смеси, продуктах и отходе. Концентрация их выражается в ве совых, объемных или молярных процентах.

Размерность производительности в технической системе еди ниц будет: кг/ч, л/ч, иногда ее выражают также в дкл в сут ки [4, 5].

Интенсивность (напряженность) определяется как произво дительность, отнесенная к единице площади свободного сечения аппарата [6 , 7], к единице его полезного объема или к единице поверхности контакта (для насадочных и пленочных колонн).

Эффективность перегонных аппаратов

129

В соответствии с этим размерность интенсивности в технической системе единиц будет: кг/м2• ч , кг/м3 ■ч , или л/м2 • ч , л/м3• ч .

Наиболее общим способом выражения движущей силы про цесса массопередачи [8 , 9] является способ, вытекающий из по ложений термодинамики стационарных необратимых процессов. В этом случае движущая сила выражается через разность хими ческих потенциалов. Мерой этой разности служит концентраци онный напор, т. е. степень отклонения концентраций от равно весного их значения.

Движущая сила определяется как разница концентрации ни-

.жекипящего компонента (:н. к.) в паровой или жидкой средах. Чаще употребляют разницу концентрации в паровой фазе (Хр—X ), где X — концентрации н. к. в протекающих парах, а Хр— в парах, равновесных с жидкой фазой. Размерность дви жущей силы кг/м3. Движущая сила может быть выражена так же как разница парциальных давлений я. к. в протекающих и

вравновесных парах.

Вэтом случае размерность выражается в кг/м2.

Коэффициент массопередачи К определяется как количество н. к., передаваемого между фазами, отнесенное к единице вре мени, к единице поверхности контакта или единице рабочего объема и к единице движущей силы. Размерность коэффициента массопередачи следующая:

к г / м 2 ~ч ДАТ	к г / м 3 ‘ Ч А Х
или
к г / м 2‘ Ч к р	к г / м 3- я А р .

Эффективность (разделительная способность, укрепляющая или истощающая способнесть) аппарата характеризует его способность разделять перегоняемую сложную смесь. Опреде лить эффективность можно* различными способами.

1. Как отношение концентраций н. к. вверху и внизу колон-

ны. Для укрепляющей колонны оно будет \|			=	XD
ны. Для укрепляющей колонны оно будет \|			=	-------, для исто-
				хм
щающеи — g = -------,		где хв — содержание	н. к. в продукте,
	XR	в остатке.
х м — в загрузке и x R		в остатке.
Xd	X
Величины -----и ----------безразмерные.
х м	хн

Оценка эффективности через 5 наиболее проста, но страдает недостатками, так как коэффициент |, определенный для дан ных условий перегонки, несопоставим с коэффициентом g, полу ченным в других условиях. Например, мы установили, что для данной колонны, работающей с определенной смесью при

9 Заказ 307

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 5113 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ