Обоснование выбора метода производства
Непрерывная ректификация бинарной смеси
Ректификацией называется массообменный процесс разделения жидких гомогенных смесей летучих компонентов путем многократного последовательно повторяющихся процессов испарения и конденсации.
Для практической реализации такого процесса необходимым условием является то, что паровая и жидкая фазы до вступления в контакт между собой должен находиться в неравновесном состоянии. Поскольку давление для фаз остается одинаковыми постоянным, то, следовательно, температуры фаз должны быть разными. При контакте между фазами происходит теплообмен: температура отдает свое тепло жидкости, которая в свою очередь испаряется. В результате такого тепломассообмена образующийся пар обогащается низкокипящим компонентом, а жидкость – высококипящим компонентом. Так как системы стремится к равновесию, то температуры образующихся паров и жидкостей выравниваются. Подробное многократное контактирование паров и жидкости на практике осуществляют в ректификационных колоннах, объем которых заполнен контактными устройствами для формирования поверхности и контакты фаз. Как правило, ректификационные колонны, в то время как на каждом отдельном участке формирования поверхности контакта фаз схема взаимодействия могут быть самыми разнообразными. Для обеспечения неравновесных состояний пара и жидкости в нижнюю часть колонны теплоты отбираются.
|
|
|
Исходная смесь, с содержанием низкокипящего компонента хf в количестве F поступает на питающую тарелку (эвапорационное пространство) с температурой tf. На питающей тарелке происходит процесс однократного испарения (ОН), в результате которого образуется паровая фаза, обогащенная НК и жидкая фаза, обогащенная ВК. Жидкая фаза стекает стекающей с питающей тарелки вниз и поступает в куб колонны, где происходит интенсивное испарение. Образующийся пар падает вниз колонны и движется навстречу стекающей жидкости. На всем пути происходит тепломассообмен между паром и жидкостью, так как поступающий на каждую тарелку пар имеет температуру выше, чем жидкость, поступающая на эту тарелку сверху. В результате массообмена на выходе из колонны пар дистиллята содержит главным образом низкокипящий компонент, а жидкость в кубе колонны – в основном высококипящий компонент.
Выходящий пар дистиллята из колонны подвергается процессу дефлегмации с дальнейшим разделение потока на продукт (Р) с содержанием НК хр и жидкую фазу, флегму в количестве (Ф) с содержанием НК хф. Флегма подается на орошение колонны сверху. Высокое содержание НК в потоке флегмы предопределяет, что в верхней части колонны (от питающей тарелки вверх)происходит, главным образом, укрепление паровой фазы низкокипящим компонентом. По этой причине верхняя часть колонны называется укрепляющей или концентрационной. Нижняя же часть колонны (от питающей тарелки вниз) называется исчерпывающей или отгонной частью, поскольку именно в этой части происходит основной отгон НК из жидкости в пар.
|
|
|
В самом общем случае орошение колонны флегмой может осуществляться но различным вариантам. Однако с целью упрощения расчетов в данным методическим указанием предлагается следующий вариант орошения: пар дистиллята состава yG поступает в дефлегматор, где происходит его ионная конденсация и затем образующийся конденсат разделяется на два потока: горячая флегма подается на орошение, а оставшаяся часть конденсата, пройдя через холодильник, выводится из установки и поступает в виде готового продукта Р с содержанием НК хр в реакционную емкость.
Исходная смесь в количестве F содержанием НК хf может подаваться на питающую тарелку в колонну в различных состояниях и при различной температуре. Чаще всего исходная смесь предварительно подогревается в теплообменнике до температуры кипения и подается в виде кипящей жидкости.
|
|
|
В ректификационной колонне могут использоваться различные виды тарелок, в данном случае используются колпачковые тарелки, как наиболее эффективные.
Колпачковая тарелка
Тарелка представляет стальной диск с отверстиями для паровых потоков, приваренных к тарелкам. Сверху над парубком расположены колпачки с прорезями (d = 60-80 мм, длина прорези 15,20,30 мм). Для создания необходимого уровня жидкости на тарелке его снабжают сильной перегородкой. Переливная перегородка образует карман, в который погружается сливное устройство верхней тарелки. Жидкость заполняет тарелку, прорези колпачков погружены в жидкость, пар проходит через патрубки щели колпачков и барбатируют через слой жидкости. Давление газов и жидкости перекрестное. Колпачковые тарелки имеют радиальный или диаметральный перелив.
Материал – из Сu, чугуна, керамики, пластмассы.
Достоинства: стабильная работы при разных скоростях газа расходах жидкости, КПД = 75-80%.
Недостатки: сложная конструкция, металлоемкие трудно чистить, дорогое.
Ситчатая тарелка
Тарелка – это диск с отверстиями d = 2-6 мм. Отверстия расположены по вершинам ∆. Газ проходит через отверстия в тарелке и распространяется в жидкости в виде струй пузырьков. При малой ω газа жидкость проваливается сквозь отверстия на нижней тарелке при этом массопередача ухудшается. Поэтому скорость газа должна быть определенной, чтобы держать жидкость на тарелке.
Достоинства: простое устройство, малое гидравлической сопротивление, малая металлоемкость.
Недостатки: может работать в узком диапазоне ω газа, нельзя работать с загрязненными средами.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 132; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!