4.2. Ректификационные установки

Возможно несколько вариантов технологических схем ректификационных установок. При этом вид таких схем зависит от фазового состояния исходной смеси, подаваемой на разделение, количества используемых колонн, числа теплообменников, их типов и ряда других факторов. Как известно [2], исходная смесь может подаваться в ректификационную колонну в жидком, паровом виде или же в виде парожидкостной смеси. Для нагрева исходных смесей перед их подачей в колонну и обогрева испарителя чаще всего используется греющий пар. Иногда с целью экономии греющего пара для подогрева исходных смесей используется теплота дистиллята или кубового остатка. При ректификации высококипящих смесей обогрев испарителя и нагрев исходной смеси может осуществляться с использованием высокотемпературных теплоносителей.

При разделении гетероазеотропных смесей ректификационные установки снабжаются аппаратами для расслаивания охлажденных дистиллятов. В случае разделения тройных и многокомпонентных смесей ректификационные установки снабжаются несколькими колоннами. При этом часто между потоками организуется рекуперативный теплообмен, что требует использования дополнительных теплообменников.

Процесс ректификации может осуществляться в непрерывном и периодическом режимах. При его поведении могут использоваться колонны различной конструкции [2, 3]. При этом они могут работать под вакуумом, при атмосферном и избыточном давлении. Схематическое изображение наиболее распространенных ректификационных колонн приведено в таблице 2.6.

При проведении процесса ректификации применяют разнообразное теплообменное оборудование схематическое, изображение которого приведено в таблице 2.4. При непрерывной ректификации в качестве испарителей кубовой жидкости (кипятильников) используются вертикальные кожухотрубчатые теплообменники. Такое расположение испарителя способствует циркуляции кубовой жидкости в контуре куб колонны - испаритель за счет термосифонного эффекта. Греющий пар подается в межтрубное пространство испарителя. В установках периодического действия часто используют горизонтальные испарители. При этом теплообменные элементы (трубчатки, змеевики) иногда размещают непосредственно в кубе ректификационных колонн.

В качестве подогревателей исходных смесей используются одноходовые или многоходовые кожухотрубчатые теплообменники. Чаще такие теплообменники располагают в вертикальном положении. При этом греющий пар, также как и в испарителях, подается в трубное пространство теплообменников.

Для конденсации паров дистиллята обычно используются горизонтальные теплообменники (конденсаторы). При этом охлаждающие агенты (чаще всего вода) подаются в трубное пространство конденсаторов, а пары дистиллята в межтрубное пространство. Конденсаторы могут быть одноходовыми и многоходовыми. Это определяется в результате технологических расчетов и зависит от наличия стандартных аппаратов.

Дистилляты на выходе из конденсаторов и кубовые остатки на выходе из колонны обычно имеют высокую температуру и их необходимо охлаждать перед подачей в приемные емкости, так как хранить нагретые жидкости (особенно органические продукты) опасно. Для охлаждения дистиллятов и кубовых остатков можно использовать вертикальные или горизонтальные кожухотрубчатые одноходовые или многоходовые теплообменники. При этом холодильники для дистиллятов чаще располагают вертикально, а холодильники кубовых остатков горизонтально. Иногда в качестве конденсаторов паров дистиллята, холодильников дистиллята и кубовых остатков применяют теплообменники воздушного охлаждения.

В Приложении 3 приведен пример технологической схемы непрерывной ректификации с применением насадочной колонны. В данном случае для нагрева исходной смеси используется вертикальный многоходовой теплообменник, а для охлаждения дистиллята и кубового остатка применяются одноходовые кожухотрубчатые теплообменники. Для конденсации паров дистиллята используется горизонтальный многоходовой теплообменник (дефлегматор, конденсатор). При этом конденсат из дефлегматора поступает в сборник дистиллята С, откуда насосом Н3 или Н4 часть его подается в ректификационную колонну в качестве флегмы, а другая его часть направляется в холодильник дистиллята Х2. На линиях подачи исходной смеси и флегмы в колонну, а также отбора кубового остатка из колонны имеются регулирующие вентили, а также показаны точки замера и контроля температуры и расхода. На линиях подачи охлаждающей воды в дефлегматор, а также в холодильники дистиллята и кубового остатка имеются как регулирующие, так и запорные вентили. На линиях отвода охлаждающей воды из данных теплообменников показаны точки контроля температуры. В верхней части колонны показана точка контроля температуры, а в кубовой части точка контроля уровня жидкости. На линиях подачи греющего пара в испаритель и в подогреватель показаны точки контроля давления.