30. Определение скорости пара в насадочной ректификационной колонне.

Предельную фиктивную скорость пара , при которой происходит захлебывание насадочных колонн, определяют по формуле:

где , – средние плотности жидкости и пара, кг/м³;

– вязкость жидкой смеси мПас;

– удельная поверхность, м²/м³;

– свободный объем, м²/м³;

– средний массовый расход (нагрузка) по жидкости;

– средний массовый поток пара.

31. Пути совершенствования конструкции тарелок ректификационных колонн.

Колонны с колпачковыми тарелками широко применяются в промышленности. Использование колпачков обеспечивает хороший контакт между паром и жидкостью, эффективное перемешивание на тарелке и интенсивный массообмен между фазами. По форме колпачки могут быть круглыми, многогранными и прямоугольными, тарелки – одно- и многоколпачковыми.

Тарелка с желобчатыми колпачками. Пар с нижней тарелки проходит в зазоры и попадает в верхние (опрокинутые) желоба, которые направляют его в нижние желоба, заполненные жидкостью. Здесь пар барботирует через жидкость, что обеспечивает интенсивный массообмен. Уровень жидкости на тарелке поддерживается переливным устройством.

Колонны с ситчатыми тарелками. Тарелки имеют большое количество отверстий малого диаметра (от 0,8 до 3 мм). Давление пара и скорость его прохода через отверстия должны находиться в соответствии с давлением жидкости на тарелке: пар должен преодолевать давление жидкости и препятствовать ее утечке через отверстия на нижележащую тарелку. Поэтому ситчатые тарелки требуют соответствующего регулирования и весьма чувствительны к изменению режима. В случае уменьшения давления пара жидкость с ситчатых тарелок уходит вниз. Ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям (осадкам), которые могут забивать отверстия, создавая условия образования повышенных давлений. Все это ограничивает их применение.

Насадочные колонны отличаются тем, что в них роль тарелок выполняет так называемая «насадка». В качестве насадки используют специальные керамические кольца (кольца Рашига), шарики, короткие трубки, кубики, тела седловидной, спиралевидной и т. п. формы, изготовленные из разнообразных материалов (фарфора, стекла, металла, пластмассы и др.).

Пар поступает в нижнюю часть колонны из выносного кипятильника и движется вверх по колонне навстречу стекающей жидкости. Распределяясь по большой поверхности, образуемой насадочными телами, пар интенсивно контактирует с жидкостью, обмениваясь компонентами. Насадка должна иметь большую поверхность в еди­нице объема, оказывать малое гидравлическое сопротивление, быть стойкой к химическому воздействию жидкости и пара, обладать высокой механической прочностью, иметь невысокую стоимость.

Насадочные колонны имеют небольшое гидравлическое сопротивление, удобны в эксплуатации: легко опорожняются, промываются, продуваются, очищаются.

32. Конструктивные особенности насадочных ректификационных колонн.

Насадочные колонны отличаются от тарельчатых типов меньшим гидравлическим сопротивлением, а процесс ректификации в таких типах установок происходит при помощи вакуума. Колонна делится на верхнюю и нижнюю части, в каждом отсеке внутри колонны располагается решетка с насадкой. Насадки внутри колонны могут быть:

А) Регулярные – кассеты из перфорированных сеток и листов.

Б) Нерегулярные – в виде насыпного слоя инертного материала.

В верхнем отсеке колонны находятся приспособления для поступающего пара, жидкости и дальнейшего их распределения. Колонна снабжена нагревательным элементом, благодаря которому происходит образование пара: он поднимается к решетке верхней части колонны и проходит по трубе вверх, жидкость, наоборот, стекает вниз. В результате контакта пара и воды каждое из этих веществ насыщается отдельными летучими компонентами и после того, как цикл будет пройден – пары отправляются в дефлегматор, часть жидкости идет в остаток, а частично опять попадает в часть нагрева.

Насадки данного вида обладают хорошими свойствами химической инертности, механической прочности, а также имеют малое гидравлическое сопротивление.