Высота - ректификационная колонна
Cтраница 4
Колонны работают при высоких температурах, содержащаяся в них среда огне - и взрывоопасна и иногда вызывает интенсивную коррозию и эрозию металла. Поэтому корпуса ректификационных колонн относятся к весьма ответственным конструкциям. Их рассчитывают на совместное действие давления ( внутреннего или внешнего) и собственного веса со всеми внутренними устройствами и жидкостью. Высота ректификационных колонн довольно велика, поэтому необходимо проверять их на устойчивость против ветровой и сейсмической нагрузок. [46]
 |
Схема разделения неф-в ректификационной колонне.| Схема колпачковой тарелки. [47] |
При этом пары проходят через слой жидкости на тарелках, для чего на них имеются специальные колпачки. Благодаря этому улучшается разделение фракций, так как многократно на каждой тарелке происходит процесс конденсации паров при контакте с жидкостью и испарения части жидкости при контакте с парами. Для подогрева колонны в нижнюю ее часть подается водяной пар. Высота ректификационных колонн может достигать нескольких десятков метров, диаметр до 2 - 4 м, а число тарелок от 30 - 50 до 70 - 100, в зависимости от мощности и назначения колонны. [48]
По уравнениям Гильдебранда-Скет - чарда и Мартайра были рассчитаны коэффициенты разделения разбавленных растворов винилхлорид - микрокомпонент для большого количества примесей в промышленном винилхлориде разного происхождения. Проведенное определение коэффициентов разделения разбавленных растворов большого количества примесей в винилхлориде позволило авторам сделать вывод, что ректификация является эффективным методом очистки винилхлорида. По этим наиболее трудно отделяемым примесям была рассчитана высота ректификационной колонны, использовавшейся для очистки винилхлорида-сырца. Ректификационная колонна эффективностью 20 теоретических ступеней, выполненная из молибденового стекла, была снабжена бессмазочными кранами из стекла и фторопласта. На этой колонне был получен винилхлорид особой чистоты. В табл. V-8 приведено содержание ряда примесей в исходном и очищенном винилхлориде. Полихлорвинил, полученный из винилхлорида высокой чистоты, по термостабильности примерно в два раза превосходит полихлорвинил из технического винилхлорида. [49]
Условия фазового равновесия в таких системах описываются сложными зависимостями. Из-за различной химической природы компонентов заданной смеси и разделяющего агента обычно значительны теплоты смешения и существенно различаются теплоты испарения. Это приводит к изменению расходов материальных потоков по высоте ректификационных колонн, которое необходимо учитывать при расчете. [50]
Для сложных колонн характерно применение отпарных секций. В них жидкий остаток ( боковой погон) обрабатывается паром с целью удаления низкокипящих фракций и доведения нефтяного продукта до заданной четкости погоноразделеник. Отпаршле секции могут быть размещены внутри колонны ( фиг. Первые называются внутренними, вторые выносными отпарными секциями. Выносные отпарные секции позволяют резко снизить высоту ректификационной колонны. [51]
Используется совмещенный процесс многоступенчатого испарения и многоступенчатой конденсации, основанной на неадиабатическом разделении многокомпонентной смеси. Паровой поток ступени испарения без контактов с жидкостью основного потока вводится в ступень конденсации, из которой жидкость конденсации без контакта с парами основного потока вводится в ступень испарения. Расходы потоков жидкости и пара из ступеней определяются величиной подведенного тепла и холода в ступенях испарения и конденсации соответственно. Для реализации процесса разработаны горизонтальные аппараты различного конструктивного исполнения. Длина совмещенной ступени незначительна - от нескольких сантиметров до 0 2 - 0 3 м в зависимости от расхода разделяемой смеси, в связи с чем общая длина аппарата существенно меньше высоты ректификационной колонны. [52]
Ректификация - это процесс многократного испарения и конденсации углеводородов, происходящий на специальных устройствах - ректификационных тарелках. Для его осуществления необходимо, чтобы в колонне было два встречных потока - жидкий и паровой и чтобы имелась разность температур при переходе от одной тарелки к другой. Жидкий поток стекает сверху вниз ректификационной колонны в результате подачи на верхнюю тарелку так называемого холодного орошения. В качестве холодного орошения используется часть сконденсированного верхнего продукта, выходящего сверху ректификационной колонны и являющегося равновесным по составу с верхним продуктом. Паровой поток снизу вверх создается так называемым паровым орошением IV, вводимым в низ ректификационной колонны под нижнюю тарелку и являющимся равновесным по составу с нижним продуктом. В качестве парового орошения используют часть превращенного в парообразное состояние нижнего продукта. Для этого часть стабильной нефти, выходящей снизу ректификационной колонны 6, насосом 13 прокачивают через трубчатую печь 12, в которой нагревают до такой температуры, чтобы произошло превращение нефти в парообразное состояние, и эти пары подаются под нижнюю тарелку. В результате того, что на верх колонны подается холодное орошение, а вниз - паровое орошение, по высоте ректификационной колонны устанавливается необходимая разность температур: внизу колонны 230 - 280 С, а вверху колонны 65 - 96 С. На каждой тарелке поднимающиеся снизу пары встречаются со стекающей с верхней тарелки более холодной жидкостью. Конструкция тарелки обеспечивает необходимый контакт встречающихся потоков пара и жидкости, так что между ними происходит тепло - и массообмен. Пары охлаждаются, при этом часть высокомолекулярных углеводородов из паров конденсируется и переходит в жидкость. Жидкость, наоборот, нагревается, при этом часть низкомолекулярных углеводородов испаряется и переходит в пар. Этот процесс повторяется многократно, так как ректификационная колонна имеет достаточно много тарелок. В результате поднимающиеся пары при переходе от одной тарелки к другой обогащаются низкомолекулярными углеводородами, а жидкость - высокомолекулярными углеводородами. Отделившиеся легкие углеводороды в газообразном V и жидком VI состоянии насосом 10 направляются на химический комбинат. [53]
Как выше было показано, в процессе массообмена в ректификационной колонне вдоль ее высоты в жидкой и паровой фазах устанавливается градиент концентраций, определяющий разделительную способность колонны. Достигаемая при этом глубина очистки существенным образом зависит от таких гидродинамических характеристик процесса, как количества ( захват) жидкости и пара и скорости их движения в колонне. При строгом рассмотрении задачи следует также учитывать явление обратной концентрационной диффузии, стремящейся выровнять состав фазы в продольном направлении. Однако имеющий при этом место эффект смешения по сравнению с эффектом разделения за счет межфазового массообмена обычно незначителен, и им можно пренебречь. Иначе говоря, при анализе массообменного процесса в ректификационной колонне принималось, что движущийся по колонне поток жидкости или пара представляет собой поток идеального вытеснения ( поршневой поток), который в поперечном сечении имеет одинаковый состав - идеально перемешан. Реальный же поток может заметно отличаться от потока идеального вытеснения [356-359], хотя бы вследствие различной скорости перемещения отдельных его частей. Различие в скоростях, а следовательно, и в концентрациях отдельных частей потока, усиливаемое конвекцией [360-365], приводит к уменьшению градиента его среднего состава вдоль высоты ректификационной колонны, или, как говорят, к его частичному продольному перемешиванию. Движущая сила процесса массообмена при этом уменьшается, что в свою очередь обусловливает снижение разделительной способности колонны. [54]
Передвигаясь по трубам конвекционной и радиантной камер, нефть нагревается до 300 - 350 С. Затем нагретая нефть в парожидкостном состоянии поступает в испарительную часть атмосферной ректификационной колонны 2, где вследствие снижения давления происходит испарение низкокипящих фракций и разделение на паровую и жидкую фазы. Пары фракций поднимаются снизу вверх по колонне, а жидкая фаза стекает вниз. Колонна оборудована горизонтальными ректификационными тарелками. Более высококипящие углеводороды конденсируются сразу же на первых тарелках. Пары сред-некипящих углеводородов поднимаются вверх по колонне и конденсируются на тарелках, расположенных выше ввода нефти в колонну. Наиболее низкокипящие жидкие углеводороды в смеси с газами проходят всю колонну в виде паров. Для облегчения испарения высоко - и среднекипящих углеводородов они обогащаются низкокипящими углеводородами, подающимися в виде орошения верхней части колонны. По высоте ректификационной колонны происходит разделение нефти на фракции в зависимости от температуры их кипения. Так, при 300 - 350 С конденсируется и отбирается соляровый дистиллят, при 200 - 300 С - керосин, при 160 - 200 С - лигроиновая фракция. [55]
Страницы: 1 2 3 4