10 Эффективность тарелки

Рассмотренные методы расчетов позволяют определить число теоретических тарелок, обеспечивающих достижение состояния равновесия между покидающими данную тарелку потоками.

На реальной тарелке такое состояние может не достигаться, поэтому изменение концентраций потоков в пределах данной контактной ступени обычно меньше, чем на теоретической тарелке.

Для перехода от числа теоретических N_T к числу реальных тарелокN_Дпользуются понятием к.п.д. тарелки

( 52 )

Для расчета величины к.п.д. тарелок существуют различные уравнения, в частности, уравнение Фенске используется в режиме полного орошения:

( 53 )

11 Способы создания орошения в колонне

Для образования потока флегмы в верхней части колонны необходимо отводить тепло, обеспечивая конденсацию соответствующего количества паров. В промышленности получили применение следующие три основных способа отвода тепла: парциальным конденсатором, холодным испаряющимся орошением и циркуляционным неиспаряющимся орошением (рисунок 13.1) .

11.1 Отвод тепла в парциальном конденсаторе (рисунок 13.1,а)

При данном способе отвода тепла пары , уходящие с верхней тарелки колонны, поступают в конденсатор, где часть паровконденсируется и возвращается на верхнюю тарелку, образуя орошение, а пары ректификатаDотводятся из конденсатора. При парциальной конденсации принимают, что пары ректификатаDи флегмынаходятся в равновесии, т.е. парциальный конденсатор эквивалентен одной теоретической тарелке.

11.2 Отвод тепла холодным испаряющимся орошением (рисунок 13.1,б)

Этот способ отвода тепла получил наибольшее распространение на нефте- и газоперерабатывающих заводах. В отличие от парциальной конденсации поток паров с верхней тарелки направляется в конденсатор, где полностью конденсируется и охлаждается до температуры. Образовавшаяся холодная жидкость делится на два потока: ректификата Dи холодного (или острого) орошения , вводимого на верхнюю тарелку колонны.

11.3 Отвод тепла циркуляционным неиспаряющимся орошением (рисунок13.1 ,в)

Этот вид орошения применяют в нефтепереработке в случае коррозионного сырья, содержащего пары воды, что в условиях конденсации приводит к интенсивной коррозии оборудования. Из сопоставления схем (рисунок 13.1) можно установить аналогию с парциальной конденсацией.

Часть флегмы с верхней тарелки охлаждается в холодильнике и при температуре возвращается на верхнюю тарелку. Здесь холодная жидкость контактирует с парами, поднимающимися с нижележащей тарелки. При этом часть паров охлаждается и конденсируется, образуя поток флегмы, а пары ректификата находятся в равновесии с циркулирующей жидкостью.

Масса циркуляционного неиспаряющего орошения равна:

( 61 )

Из уравнения следует, что количество циркуляционного неиспаряющего орошения требуется тем меньше, чем ниже его температура.

Рис.13.1 - Схемы основных способов создания орошения в колонне:

а- парциальный конденсатор: б- холодное испаряющее орошение: в- циркуляционное неиспаряющееся орошение.

12 Способы подвода тепла в нижнюю часть колонны

Чтобы создать поток паров, в нижнюю часть колонны необходимо подводить тепло. При этом часть флегмы испаряется и создается необходимый для ректификации поток паров. В промышленности наиболее часто реализуются следующие способы подвода тепла: в подогревателе с паровым пространством (парциальный кипятильник), в теплообменном аппарате с последующим однократным испарением нагретого потока в низу колонны (горячая струя).

Вследствие недостаточного объема нижней части ректификационных колонн тепло обычно подводят в специальные выносные аппараты: подогреватели с паровым пространством, теплообменники, трубчатые печи.