1.2 Сущность процесса ректификации

Процесс ректификации предназначен для разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, различающиеся температурой кипения.

Различают смеси из двух компонентов (бинарные), многокомпонентные и сложные (непрерывные). К сложным смесь относится нефть и ее фракции.

Физическая сущность процесса ректификации заключается в двустороннем массо- и теплообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. В результате массообмена пар обогащается низкокипящим, а жидкость – высококипящим компонентами. При определенном числе контактов можно получить пары, состоящие в основном из низкокипящих, а жидкость – из высококипящих компонентов.

На практике ректификация, как и всякий диффузионный процесс, осуществляется в противотоке пара и жидкости, что обеспечивает различие температур и неравномерность составов встречных потоков. Жидкое орошение при ректификации паров создается путем конденсации части парового потока в верхней части колонны, а паровое орошение при ректификации жидкости – путем испарения части жидкости в нижней части колонны.

Процесс ректификации осуществляется в аппаратах, технологическая схема которых зависит от назначения аппарата и давления в нем, а конструкция от способа организации контакта фаз. Наиболее простое конструктивное оформление ректификационных аппаратов применяется при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действием силы тяжести. В этом случае контактные устройства (тарелки) располагаются одно над другим, и разделительный аппарат выполняется в виде вертикальной колонны. В промышленной практике известны также разделительные аппараты, выполненные в виде горизонтальной емкости. Подачу жидкости от одной ступени контакта к другой и отделение жидкости от пара или газа после контакта в этих аппаратах осуществляют при помощи вращающихся деталей, приводимых в движение от двигателя.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации в колонных аппаратах контакта пара и жидкости может происходить в противотоке (например, на тарелках провального типа), в перекрестном токе (например, на колпачковых тарелках) и в прямотоке (например, на струйных тарелках). Если процесс ректификации осуществляется непрерывно во всем объеме колонного аппарата, то контакт пара и жидкости при движении обеих фаз может происходить только в противотоке (например, в слое насадки).

1.3 Современные ректификационные аппараты

Современные ректификационные аппараты можно классифицировать в зависимости от технологического назначения, давления и внутреннего устройства, обеспечивающего контакт между паром и жидкостью.

По технологическому назначению ректификационные аппараты подразделяются на колонны атмосферно – вакуумных установок, термического и каталитического крекингов, вторичной перегонки нефтепродуктов, а также колонны для ректификации газов, стабилизации легких нефтяных фракций и т.д.

В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением.

В зависимости от внутреннего устройства различают аппараты тарельчатые, насадочные, пленочные и роторные (с вращающимися деталями). В нефтяной, нефтехимической и газовой промышленностях в настоящее время наиболее широко распространены тарельчатые и насадочные колонны.

К современным ректификационным аппаратам предъявляются следующие требования: высокая разделительная способность и производительность, достаточная надежность и гибкость в работе, низкие эксплуатационные расходы, небольшой вес и, наконец, простота и технологичность конструкции. Последние требования не менее важны, чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затраты, но и в значительной мере влияют на величину эксплуатационных расходов, обеспечивают легкость и удобство изготовления аппарата (особенно при серийном изготовлении), монтажа и демонтажа, ремонта, контроля, испытания, а также безопасность эксплуатации и пр.

В настоящее время особенно важное значение приобретает надежность работы ректификационных аппаратов установок производящих сырье для нефтехимических процессов, в связи с тем, что указанные установки стоят во главе целого нефтяного комплекса, стоимость которого во много раз превышает стоимость самих установок.

Кроме перечисленных выше требований ректификационные аппараты должны отвечать требованиям государственных стандартов.