증류탑(분별탑)- 내부 열 및 물질 전달 장치와 보조 장치가 장착된 원통형 수직 장치로, 2성분 또는 다성분 액체 혼합물을 비슷한 끓는점을 가진 물질을 포함하는 분획으로 분리하도록 설계되었습니다.

증류탑은 다음과 같이 나뉩니다.

받은 제품 수 기준:

단순한정류 컬럼은 초기 혼합물(원료)을 두 가지 제품, 즉 증기 상태로 컬럼 상단에서 제거되는 정류물(증류물)과 잔류물(하부 액체 정류 제품)로 분리하는 것을 보장합니다.

복잡한증류탑은 원료를 두 개 이상의 제품으로 분리합니다. 측면 스트랩 형태의 컬럼과 특수 제품에서 추가 제품이 선택되는 컬럼의 추가 분수를 선택하는 복잡한 컬럼이 있습니다. 열 제거 (스트리핑).

목적에 따라:

1) 오일 및 연료유의 대기 및 진공 증류용

2) 가솔린의 2차 증류용

3) 오일, 가스 응축물, 불안정한 가솔린의 안정화를 위해

4) 정유소, 석유 및 천연가스의 분류용

5) 오일 정제 공정에서 용매 증류 제거용

6) 관상로 제품 분리 및 석유 공급원료 및 가스 등을 처리하기 위한 촉매 공정

압력 값 기준:

이는 압력이 대기압(0.1...0.2 MPa)보다 약간 높은 상부 부분의 기둥입니다. 일반적으로 기둥 바닥의 압력은 저항에 따라 달라집니다. 내부 장치대기압을 크게 초과할 수 있습니다. 이러한 컬럼은 안정화되거나 제거된 오일을 연료 유분과 연료유로 증류하는 데 사용됩니다.

진공(또는 깊은 진공)에서 작업합니다. 즉, 압력이 대기압보다 낮아(진공이 생성됨) 공정의 작동 온도를 낮추고 제품의 분해를 방지할 수 있습니다. 이러한 컬럼은 연료유를 진공(심진공) 경유 또는 좁은 오일 유분 및 타르로 분류하기 위한 것입니다.

오일의 안정화 또는 토핑, 가스 가솔린의 안정화, 석유 증류 가솔린 및 2차 공정, 정유소 또는 관련 석유 가스의 분류에 사용됩니다.

작동 원리에 따라:

많은 수의 분획을 선택하고 높은 분리 선명도를 가져야 하는 저용량 설치에 사용됩니다. 공급 원료는 직경의 2/3에 해당하는 높이까지 큐브에 부어집니다. 가열은 조용한 증기로 수행됩니다. 증류 장치의 첫 번째 작동 기간 동안 혼합물의 가장 휘발성이 높은 성분(예: 벤젠 헤드)을 선택한 다음 끓는점이 더 높은 성분(벤젠, 톨루엔 등)을 선택합니다. 혼합물의 가장 높은 끓는점 성분은 큐브에 남아 바닥 잔류물을 형성합니다. 정류 공정이 끝나면 이 잔류물은 냉각되어 펌핑됩니다. 큐브는 다시 원자재로 채워지고 수정이 재개됩니다. 공정의 주기성으로 인해 열 소비가 늘어나고 노동 생산성이 낮아지며 효율적인 사용장비.

연속 기둥을 사용한 설치에는 주기 기둥의 단점이 없습니다. 이러한 컬럼에서는 가열된 원료가 증류 컬럼으로 유입되어 액체상과 증기상으로 분리됩니다. 정류 결과, 컬럼 상단에서 이소펜탄이 주 생성물로 선택되고 n-펜탄은 컬럼 하단에서 잔류물로 선택됩니다.

단계간 유체 전달 방법에 따라:

1) 전송 장치 포함(1개, 2개 이상)

2) 이송 장치 없음(고장 유형)

증기-기체와 액체상 사이의 접촉을 구성하는 방법에 따라:

이 컬럼은 예를 들어 중수 분리에 사용됩니다. 플레이트는 경사각이 40°인 원추형 쉴드입니다. 고정판(4)은 기둥(1) 본체의 주변에 부착되고, 가동판(3)은 샤프트(5) 중앙에 부착되어 함께 회전한다. 회전하는 판은 고정된 판과 교대로 나타납니다. 높이 1.5m마다 샤프트는 윤활 없이 작동하는 볼 베어링 6으로 덮여 있습니다. 설치가 쉽도록 기둥은 프레임(부품/플랜지)으로 조립됩니다. 가래는 고정판 4를 따라 위에서 아래로 내려오고 중앙에서 밑에 있는 회전판 3으로 넘칩니다. 원심력의 영향으로 가래는 회전판을 따라 주변까지 이동하며 연속적인 환형 필름 형태로 이동합니다. , 고정 플레이트 위로 넘칩니다. 증기는 가래 위에서 역류로 이동합니다.

충전탑에서는 가스(증기)와 액체의 접촉이 특수 포장체의 표면과 그 사이의 자유 공간에서 발생합니다.

노즐은 불활성 재료로 만들어진 몸체로, 아래로 흐르는 액체와 상승하는 증기 흐름 사이에 더 큰 접촉 표면을 생성하고 집중적으로 혼합하도록 설계되었습니다. 노즐은 일반적으로 부식 방지 재료(도자기, 도자기, 유리)로 만들어집니다.

노즐은 두 가지 유형의 구멍 2개가 있는 플레이트에 배치됩니다. 소형 - 관개(환류) 배수용, 대형 - 증기 통과용. 노즐 층은 1~1.5m 높이의 여러 개의 작은 층으로 나누어져 여유 공간을 두고 분리됩니다.

패킹된 링이 작을수록 증기와 환류 사이의 접촉이 더 좋아지지만 컬럼 내 증기 이동에 대한 수압 저항이 높아집니다. 충전된 컬럼의 하중에 대한 특정 제한 값, 즉 증기 또는 액체의 빠른 속도에서 관찰할 수 있습니다. 노즐의 "질식", 액체의 흐름이 멈추고 컬럼에서 배출이 시작될 때. 충전탑의 가장 큰 단점은 증기나 환류가 통과하지 못하는 "불감대"가 충전물에 형성되어 물질 교환 상 간의 접촉을 악화시키고 분리 효율성을 감소시킨다는 것입니다.

석유 및 가스 정제, 석유화학 산업 장비에 사용되는 노즐 설계는 불규칙(대량) 노즐과 일반 노즐의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.

불규칙한(대량) 노즐로 사용됨 고체 다양한 모양, 대량으로 본체에 로드됩니다. 결과적으로 컬럼에 복잡한 공간 구조가 형성되어 중요한 위상 접촉 표면을 제공합니다.

벌크로 부어지는 노즐 중에는 높이가 외경과 같은 파이프 단면인 Raschig 링이 널리 사용됩니다. Raschig 링은 저렴한 비용과 제조 용이성으로 인해 가장 일반적인 부착 유형 중 하나입니다. 금속, 세라믹 또는 도자기로 만든 부드러운 원통형 링과 함께 외부 및/또는 내부 표면에 골이 있는 노즐이 개발되었습니다. 물질 전달 과정을 강화하기 위해 칸막이가 있는 원통형 노즐 설계가 개발되었습니다.

Raschig 링의 노즐(1 - 별도 링, 2 - 대량 링, 3 - 일반 노즐)

또 다른 링 부착물인 Pall 링이 이제 산업용으로 사용됩니다. 이러한 링을 만들 때 측벽에 두 줄의 직사각형 절단이 만들어지며 서로에 대해 오프셋되며 꽃잎은 노즐 내부에서 구부러집니다. Raschig 링에 비해 Pall 링의 설계는 처리량을 증가시키고 유압 저항을 감소시킵니다.

Intallox 안장으로 알려진 안장은 오늘날 가장 일반적인 세라믹 안장입니다. 표면은 토러스의 일부입니다. Intallox 시트는 기계적 강도를 갖추고 있어 노즐의 균일한 배치와 액체의 우수한 자체 분배를 보장합니다.

디스크 컬럼에서는 증기(가스)가 접촉 장치(플레이트)에 있는 액체 층을 통과할 때 상 간 접촉이 발생합니다.

증류탑 트레이이것은 기둥의 수평 칸막이이며, 접시에는 기둥 아래로 흐르는 액체 층(관개)이 있으며, 이를 통해 거품 아래에서 증기가 올라갑니다.

책 Skoblo A.I., Molokanov Yu.K., Vladimirov A.I., Shchelkunov V.A. "석유 및 가스 정제 및 석유화학 제품의 공정 및 장치" 컬럼 장치는 내부 접촉 장치의 유형에 따라 디스크 장치, 포장 장치 및 필름 장치로 구분됩니다(이 출판물의 저자는 상이 표면에 접촉하는 필름 장치를 포함합니다) 수직 또는 경사면 아래로 흐르는 액체의 얇은 막).

기포 기둥(플레이트)의 분류 및 유형

증류탑의 작동을 정량적으로 계산할 때 이론단의 개념이 사용됩니다 (증기와 액체 흐름 사이에 열역학적 평형이 설정되는 가상 접촉 장치, 즉 이러한 흐름의 구성 요소 농도가 상호 연결됨) 분포 계수에 따라). 모든 실제 증류탑은 특정 개수의 이론단을 갖는 컬럼과 연관될 수 있으며, 입력 및 출력 흐름은 크기와 농도 모두 실제 컬럼의 흐름과 일치합니다. 이를 바탕으로 효율성이 결정됩니다. 기둥은 이 기둥에 해당하는 이론단 수와 실제로 설치된 플레이트 수의 비율입니다. 충전된 컬럼의 경우 HETP 값(이론적 단에 해당하는 높이)은 충전된 층의 높이와 분리 작용에서 해당되는 이론단 수의 비율로 결정될 수 있습니다.

사용 다른 종류플레이트: 체, 캡, 실패, 밸브, 플레이트 등

1. 체판.

주로 알코올과 액체 공기의 정류에 사용됩니다. 허용 하중액체와 증기의 경우 상대적으로 작으며 작동 모드를 조절하기가 어렵습니다. 액체와 증기는 압력 비율에 따라 각 구멍을 교대로 통과합니다. 이 플레이트는 저항이 낮고 효율이 높으며 상당한 부하에서 작동하며 설계가 간단합니다. 증기와 액체 사이의 질량 및 열 교환은 주로 폼과 스프레이 층의 플레이트 바닥에서 어느 정도 떨어진 곳에서 발생합니다. 메쉬 구멍을 통과하는 증기의 압력과 속도는 플레이트의 액체 층의 압력을 극복하고 구멍을 통한 부풀어오르는 것에 대한 저항을 생성하기에 충분해야 합니다. 체 플레이트는 전체를 통과하는 증기의 통과를 보장하기 위해 엄격하게 수평으로 설치되어야 합니다. 플레이트의 구멍을 막아 액체가 배수되는 것을 방지합니다. 일반적으로 체판 구멍의 직경은 0.8-8.0mm 범위에서 사용됩니다.

시브 플레이트가 있는 컬럼은 수평 플레이트가 있는 수직 원통형 본체입니다(그림 3). 여기에는 직경 1~5mm의 상당 수의 구멍이 전체 표면에 고르게 뚫려 있습니다. 가스는 판의 구멍을 통과하여 작은 흐름과 거품의 형태로 액체에 분산됩니다. 체판은 설계의 단순성, 설치의 용이성, 검사 및 수리가 용이하다는 점에서 구별됩니다. 이 플레이트의 유압 저항은 작습니다. 체 트레이는 상당히 넓은 범위의 가스 속도에서 안정적으로 작동하며 특정 가스 및 액체 부하에서 이러한 트레이는 매우 효율적입니다. 동시에 체 트레이는 트레이 입구를 막는 오염물질과 침전물에 민감합니다.

그림 3.

2. 캡 플레이트.

캡에는 증기를 작은 흐름으로 나누어 액체와의 접촉 표면을 증가시키는 구멍 또는 톱니 모양의 슬롯이 있습니다(그림 4). 오버플로 튜브는 액체를 공급 및 배출하고 플레이트의 액체 수위를 조절하는 역할을 합니다. 연구에 따르면 증기와 액체 사이의 물질 전달 및 열 교환의 주요 영역은 증기 버블링의 결과로 생성된 플레이트 위의 거품 및 튀김 층입니다. 이 층의 높이는 캡의 크기, 침지 깊이, 증기 속도, 플레이트의 액체 층 두께, 액체의 물리적 특성 등에 따라 달라집니다. 또한 캡 플레이트, 밸브, 홈이 있는, S자형, 플레이크, 파손 및 기타 플레이트 디자인에 적용됩니다. 캡 모양 트레이의 장점은 다양한 액체 및 증기 부하에서 만족스러운 작동이 가능할 뿐만 아니라 낮은 운영 비용입니다.

액체를 통해 증기를 버블링할 때 세 가지 버블링 모드가 구분됩니다.

Ш 버블 모드(캡 벽 근처에 체인을 형성하는 개별 버블 형태의 증기 버블);
Ш 제트 모드(개별 증기 기포가 연속 흐름으로 병합됨);
Ш 토치 모드(개별 증기 기포가 토치처럼 보이는 공통 흐름으로 합쳐집니다).

체형보다 오염에 덜 민감하며, 캡 모양의 트레이를 갖춘 컬럼의 안정적인 작동 범위가 더 높습니다. 가스는 파이프를 통해 플레이트로 들어간 후 캡의 슬롯에 의해 여러 개의 별도 제트로 분리됩니다. 그런 다음 가스는 한 배수 장치에서 다른 배수 장치로 플레이트를 따라 흐르는 액체 층을 통과합니다.

컬럼 증발기에서 생성된 증기는 첫 번째 플레이트로 들어가 캡의 증기 파이프를 통과합니다. 캡은 액상에 일정 수준으로 잠겨 있습니다. 결과적으로 증기상은 액체상의 거품 형태로 캡과 거품의 슬롯을 통과하여 증기와 액체상 사이의 접촉 표면을 제공하고 이 표면에서 열 및 물질 전달 과정이 발생합니다. 증기는 액체보다 온도가 높기 때문에 액체상과 상호 작용할 때 증기가 냉각되고 휘발성이 높은 성분이 부분적으로 응축되어 액체상에 합류합니다. 따라서, 불휘발성 성분이 풍부해지고, 증기 중의 휘발성이 높은 성분의 함량이 증가한다.

그림 4.

3. 밸브 플레이트.

그들은 캡과 체 사이의 중간 위치를 차지합니다. 밸브 디스크는 자체 조절 가능성으로 인해 상당한 부하 간격에 걸쳐 높은 효율성을 보여주었습니다. 부하에 따라 밸브가 수직으로 이동하여 증기 통과를 위한 개방 단면적을 변경하고, 최대 단면리프트 제한 장치의 높이에 따라 결정됩니다(그림 5). 증기 구멍의 활단면적은 기둥 단면적의 10~15%입니다. 증기 속도는 1.2m/s에 이릅니다. 밸브는 상부 또는 하부 리프트 리미터가 있는 원형 또는 직사각형 플레이트 형태로 제조됩니다. S자형 요소로 조립된 트레이는 증기와 액체의 한 방향으로의 이동을 보장하여 플레이트의 액체 농도를 균등하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 플레이트의 활단면적은 기둥 단면적의 12~20%입니다. 상자 모양 교차 구역요소는 상당한 강성을 생성하므로 최대 직경 4.5m의 기둥에 중간 지지대 없이 지지 링에 설치할 수 있습니다.

밸브 플레이트의 작동 원리는 자유롭게 놓인 원형 밸브가 플레이트의 구멍 위에 자유롭게 놓여 있고 가스 흐름의 변화와 무게에 따라 밸브와 평면 사이의 간격 면적의 크기를 자동으로 조절한다는 것입니다. 기포층을 통과할 때 기체의 흐름을 일정하게 유지하는 판입니다.

그림 5. a, b - 둥근 캡 포함; c, 플레이트 밸브 포함; g - 안정기; 1 - 밸브; 2 - 브래킷 리미터; 3 - 안정기.

동시에, 컬럼의 가스 속도가 증가함에 따라 밸브 플레이트의 유압 저항이 약간 증가합니다. 밸브 리프트 높이는 리미터 브래킷의 높이로 제한되며 일반적으로 8mm를 초과하지 않습니다.

밸브 디스크의 장점: 상대적으로 높은 가스 처리량과 유체역학적 안정성, 광범위한 가스 부하에 걸쳐 지속적인 고효율.

4. 캐스케이드 벤츄리 플레이트

증기 흐름 방향이 수평이 되도록 구부러진 별도의 시트로 조립됩니다. 증기 통과용 채널은 증기 에너지 사용을 최대화하고 유압 저항을 줄이는 벤투리관 단면 프로필을 가지고 있습니다. 증기와 액체의 흐름은 한 방향으로 향하므로 우수한 혼합과 상 접촉이 보장됩니다. 캡 트레이에 비해 스팀 속도가 두 배 이상 빨라질 수 있습니다. 디자인은 유연하며 액체가 새는 것을 허용하지 않아 효율성이 저하됩니다. 낮은 보유 용량(캡 플레이트에 비해 30-40%)은 열에 민감한 액체를 처리할 때 중요한 특징입니다. 플레이트 사이의 거리는 450-900mm 범위 내에서 선택됩니다. 캐스케이드 트레이는 다음이 필요한 설치에 성공적으로 사용됩니다. 고속증기와 액체.

5. 와이어 플레이트

직사각형 슬롯이 있는 스탬프 시트로 만들어지거나 스트립으로 조립됩니다. 필요성 지지 구조금속의 두께와 기둥의 직경에 따라 결정됩니다. 플레이트 사이의 거리는 일반적으로 300-450mm입니다. 최대 부하에서 캡 플레이트에 비해 성능이 더 좋습니다.

6. 물결 모양의 접시

2.5-3mm 두께의 천공 시트를 사인파 형태로 스탬핑하여 만듭니다. 구조의 강성으로 인해 얇은 금속을 사용할 수 있습니다. 인접한 판의 파동 방향은 수직입니다. 파도의 깊이는 처리되는 액체에 따라 선택됩니다. 액체의 난류가 더 크기 때문에 물결 모양 판의 효율이 더 높습니다. 그리고 막힘 위험은 평판보다 적습니다. 설계 유체 부하가 증가함에 따라 파동 크기도 증가합니다. 파고와 길이의 비율은 0.2-0.4 범위에서 선택됩니다. 기둥의 플레이트는 서로 400-600mm 거리에 있습니다.

압축된 열

패킹 컬럼은 업계에서 널리 사용됩니다. 이는 특정 크기의 조각 형태의 불활성 물질로 채워진 원통형 장치이거나, 상 접촉 표면을 증가시키고 액체와 증기상의 혼합을 강화하기 위해 링, 볼 모양의 포장된 몸체입니다(그림 6). ).

불규칙한 노즐.불규칙 패킹은 압력 또는 얕은 진공 조건에서 발생하는 물질 전달 공정에 사용됩니다. 이 노즐에는 여러 가지 장점이 있으며 그 중 하나는 재료 선택 문제가 사실상 없다는 것입니다. 노즐은 금속, 폴리머, 세라믹으로 만들 수 있습니다.

덩어리 노즐.분쇄된 암석(석영, 안산암, 코크스)은 덩어리 포장재로 사용됩니다. 덩어리 노즐의 치수는 무작위로 채워지는 경우 25-100mm입니다. 노즐의 장점은 저렴한 비용, 내화학성입니다. 단점: 작은 비표면적, 작은 자유 부피.

링 노즐. 링 부착의 가장 일반적인 유형은 Raschig 링입니다. 그들은 도자기, 도자기, 플라스틱, 금속 및 탄소-흑연 덩어리로 만들어집니다. 링의 직경은 25-150mm입니다. 최대 직경 50mm의 링이 대량으로 로드됩니다. 직경이 큰 경우 링이 일렬로 배치됩니다.

다른 링 부착물도 있습니다: 단순하고 십자 모양의 칸막이가 있는 링, 천공된 벽이 있는 링 등.

Raschig 노즐은 가격이 저렴하지만 효과가 없습니다. 물질 전달 효율을 높이기 위해 링 패킹은 천공되어 있으며 내부 파티션- 폴링(Pall ring)과 그 변형. 천공된 원통형 부분과 내부 칸막이가 있는 링 노즐에는 "캐스케이드 미니 링" 노즐이 포함됩니다.

안장 노즐.이는 큰 비표면적(환형보다 25% 더 많음)과 큰 자유 부피를 가지고 있습니다. 이러한 노즐은 주로 37×37 mm 및 50×50 mm 크기의 세라믹 및 플라스틱으로 만들어진 Intalox 새들과 Berl 새들의 형태로 생산됩니다. 안장형 노즐 중 특별한 위치를 차지하는 Intalox 금속 노즐은 효율성이 매우 높습니다.

일반 노즐.올바르게 배치된 패킹은 불규칙한 패킹과 달리 유압 저항이 낮으므로 특히 진공 정류 공정에 적합합니다. 단점은 관개 균일성에 대한 높은 민감도를 포함합니다.

가장 간단한 일반 노즐(평면 평행)은 일반적으로 평평한 수직으로 조립된 패키지로 구성됩니다. 금속판 0.4-1.2 mm 두께, 10-20 mm의 동일한 간격과 평행하게 위치합니다. 플레이트 패키지의 높이는 400-1000mm입니다. 외경패키지는 컬럼의 내부 직경에 해당합니다. 컬럼 내 액체 분포의 균일성을 높이기 위해 패키지는 서로 겹쳐서 설치되고 45-900도 각도로 상호 회전됩니다. 이 노즐의 단점: 높은 금속 소비, 액체 재분배 불량, 상대적으로 낮은 효율성.

그림 6.

정류 장치의 다이어그램

주기적인(단계) 작용의 증류탑이 그림 7에 나와 있습니다.

그림 7. 1.큐브; 2 증류탑; 3감소제; 4 냉장고; 5 조명 정렬.

큐브는 두 가지 기능을 동시에 수행합니다. 즉, 정류 중인 알코올을 담는 용기 역할과 알코올 증기 변환기 역할을 합니다.

연속 증류탑이 그림에 표시되어 있습니다.

2. 그림 8은 연속 증류탑을 보여줍니다.

그림 8.1 기둥 상단; 2 기둥의 바닥; 3 큐브; 4 Dephlegmator; 5 환류 냉각기; 6 냉장고; 8 완제품의 출력.

증류탑도 완전 컬럼과 불완전 컬럼으로 구분됩니다.

불완전한 열은 두 가지 유형으로 나뉩니다.

· 브레이징(증류) 컬럼은 다음에 따라 작동합니다. 다음 원칙에: 상판에 증기의 형태로 전원이 공급되어 큐브 밖으로 거의 순수한 물이 나옵니다. 알코올이 풍부한 증기가 상부에서 배출됩니다. 이러한 컬럼에는 환류 응축기가 설치되지 않으므로 증기상이 냉장고에서 응축됩니다.
· 알코올(농축) 컬럼에서는 큐브(하부 플레이트 아래)에 증기가 공급됩니다. 윗부분에서는 알코올이 제거되고 아랫부분에서는 물로 농축됩니다. 이러한 컬럼에 설치된 담체 제거 장치는 액체를 공급하는 기능을 수행합니다.

알코올(농축)탑은 순수한 물을 생산하도록 설계되지 않았으며 매시(증류)탑에서는 순수한 알코올을 얻는 것이 불가능합니다.

전체 칼럼은 매시와 알코올의 집합 버전입니다. 이 유형하위(총괄) 부분과 상위(집중) 부분으로 구성됩니다. 상부 증류 부분으로 가는 식품은 중간 부분을 통해 들어옵니다. 전체 컬럼에서는 분리되는 혼합물의 두 성분을 모두 얻는 것이 가능하지만 이는 혼합물이 두 부분으로 구성된 경우에만 허용됩니다. 매시(다성분 혼합물)를 분리하기 위해 직렬로 설치된 여러 개의 컬럼을 교체합니다. 각 컬럼은 혼합물을 하나 이상의 성분인 증류물과 잔류물(휘발성이 어려운 혼합물)로 분리합니다.

전체 열

그림 9. 증류탑의 개략도: a - 완료; b - 불완전 증류; c - 불완전한 농도

완전 증류탑(1)에서는 분리된 이성분(2성분) 혼합물의 두 성분을 거의 순수한 형태로 얻는 것이 가능하다. 불완전한 스트리핑 컬럼에서는 거의 순수하고 휘발성이 높은 성분이 하부에서 제거되고, 휘발성이 높은 성분이 다소 농축된 증기가 상부에서 제거됩니다. 불완전 농축 컬럼의 상부에서는 거의 순수하고 휘발도가 높은 성분이 제거되고, 하부에서는 휘발도가 높은 성분이 다소 농축된 잔류물 S가 제거된다.

증류 장치

그림 10.

알코올 산업에서는 단일 컬럼과 이중 컬럼의 두 가지 유형의 증류 공장이 사용됩니다. 단일 컬럼 설치에서는 환류 응축기 4에서 예열된 매시가 컬럼 1의 상부 플레이트로 들어갑니다. 컬럼의 하부를 매시라고 하며 가열 증기가 아래에서 공급됩니다. 에서 매시 컬럼물-알코올 증기는 알코올 컬럼(2)의 하부로 보내집니다. 커플이 강화되는 곳입니다. 열 2에서 강화된 쌍이 환류 응축기 4의 고리로 들어갑니다.

증기가 응축되면서 환류 응축기 파이프를 흐르는 매쉬에 열이 방출됩니다. 물-알코올 증기의 응축물은 환류 형태로 컬럼 2로 되돌아갑니다. 응축되지 않은 증기는 냉장고 5로 보내져 응축되어 원시 알코올을 형성합니다. 원시 알코올에는 물과 알코올뿐만 아니라 매시를 구성하는 기타 휘발성 제품도 포함되어 있습니다. 브라고정류 플랜트는 직접, 반직접, 간접적으로 작동합니다.

1. 직접적인 행동

그림 11.

설비는 농축부 4가 포함된 추출 컬럼 3과 환류 응축기 5 및 7과 응축기 6 및 8을 포함하는 증류 컬럼 9로 구성됩니다. 매시는 매시 컬럼 1로 들어갑니다. 여기서 매시는 분리됩니다. 에탄올, 테일 불순물 및 헤드 및 중간 불순물의 잔류물. 매시 컬럼(1)의 증기 대부분은 증류 컬럼(9)으로 보내집니다. 매시 컬럼(1)의 증기 중 일부는 용출 컬럼(3)으로 들어가 이를 가열합니다. 이를 위해 스로틀 밸브가 장착된 파이프 2가 사용됩니다. 용출 컬럼으로 들어가는 증기의 양은 스로틀 밸브에 의해 제어됩니다. 테일 및 중간 제품과 헤드 제품의 잔유물은 증류탑에 수집됩니다. 정류기는 증류탑의 상부 플레이트 중 하나에서 액체 형태로 제거됩니다.

2. 반직접적 행동

그림 12.

반직접 설치에서는 매시가 예비 증발을 거치지 않고 매시 컬럼 1로 직접 들어갑니다. 이 컬럼에서 알코올과 모든 불순물이 방출됩니다. 증기는 트랩 분리기(3)를 통해 농축부(4), 환류 응축기(5) 및 응축기(6)가 있는 용출 컬럼(2)으로 보내지며, 여기에서 주요 불순물이 분리됩니다.

꼬리 불순물과 중간 불순물(에푸레산염)을 포함하는 머리 불순물로부터 정제된 알코올은 환류 응축기(8)와 응축기(7)가 장착된 정류탑(9)에 액체 형태로 들어갑니다. 정류 알코올, 퓨젤유 및 중간 생성물의 선택은 다음과 같습니다. 직접 장치와 동일한 방식으로 수행됩니다.

3. 간접적인 행위

그림 13.

매시탑(7)에서 올라온 물-알코올 증기는 환류응축기(2)와 응축기(3)에서 완전히 응축된 후 환류응축기(5)와 응축기(6)를 거쳐 액상으로 정제탑(4)으로 보내진다.

에피레이트는 환류 응축기(8)와 응축기(7)가 장착된 증류 컬럼(9)으로 보내지며, 여기서 중간 생성물, 퓨젤유 및 정류 알코올이 분리됩니다. 이 설치는 고성능 지표로 인해 표준으로 허용됩니다.

실제적인 부분.

간단한 이원 혼합물을 분리하려면 일반적으로 소수의 장치 트레이(보통 10개 이하)가 있는 하나의 간단한 컬럼이 사용됩니다. 다성분 및 연속 혼합물(오일, 넓은 휘발유 분획)을 분리하려면 컬럼 시스템이 필요합니다. 이는 혼합물에 들어가는 혼합물을 해당 구성 요소(파벌)로 분리합니다. 각 기둥의 판 수는 수십 개에 달할 수 있습니다.

정류 공정의 주요 작동 매개변수는 시스템의 압력과 온도, 액체와 증기 흐름의 비율(환류 비율), 접촉 단계의 수입니다.

트레이는 일반적으로 대형 증류탑의 접촉 요소로 사용됩니다. 기둥에 위치한 각 플레이트를 물리적 플레이트라고 합니다. 다른 접촉 장치와 마찬가지로 이러한 플레이트의 목적은 액체와 증기의 가장 가까운 접촉을 보장하여 이들 사이의 평형 상태 달성을 최대화하는 것입니다. 플레이트는 다음과 같이 작동합니다. 표면이 발달된 기포 형태의 증기는 접시에 있는 가래 층을 통과합니다. 이러한 "버블링"의 결과로 액체상과 증기상 사이의 열 및 물질 전달이 강화됩니다. 플레이트의 디자인은 다양하며 일부는 표준화되어 있습니다. 트레이 유형의 선택은 혼합물 유형, 컬럼의 생산성, 정류 정도에 대한 요구사항, 분리된 성분(분획)의 품질 등에 따라 결정됩니다. 일반적으로 트레이 컬럼은 다음과 같이 사용됩니다. 대규모 생산 중.

정류 프로세스를 수행하기 위해 장치가 사용됩니다. 다양한 디자인대부분 원주형이다. 접촉 장치의 유형에 따라 포장, 디스크 및 필름 장치가 구별됩니다. 특정 장치의 적용 범위는 분리되는 혼합물의 특성, 생산성 등에 따라 결정됩니다.

쌀. 6.9.1. 주요 유형의 컬럼 장치:

a - 노즐; b - 디스크 모양; c - 영화; 1 - 장치 본체; 2 - 배포자; 3 - 제한적인 그리드; 4 - 노즐; 5 - 지원 그리드; 6 - 접시; 7 - 전송 장치; 8 - 접촉면.

쌀. 6.9.2. 접촉 영역의 증기 및 액체의 기본 흐름 패턴:

a - 역류; b - 순방향 흐름; c - 교차 전류.

액체와 증기의 접촉 흐름의 상대적인 움직임을 구성하는 방법에 따라 역류, 병류 및 교차 흐름 위상 이동이 있는 접촉 장치가 구별됩니다(그림 6.9.2). 개별 접촉 장치(접촉 단계) 내의 흐름 패턴에 관계없이 일반적으로 장치 전체에 증기와 액체의 역류가 있습니다.

패킹된 열컬럼에 소량의 액체 보유, 작은 압력 강하 및 소규모 생산을 보장해야 하는 경우에 적용됩니다. 직경이 큰 기둥에 상당히 효과적인 것으로 판명된 패킹 유형(폴 링, 익스펜디드 메탈, 메쉬 등)이 만들어졌습니다.

주요 노즐 유형. 패킹은 기둥 본체에 대량으로 적재되거나 특정 방식으로 배치되는 다양한 모양의 고체 본체입니다. 노즐의 발달된 표면은 증기와 액체 사이에 중요한 접촉 표면을 제공합니다. 포장된 몸체의 많은 설계 수정이 알려져 있으며, 그 주요 유형이 그림 1에 나와 있습니다. 6.9.3.

Raschig 반지로 만든 다양한 재료, 이는 실제 사용의 다양성을 보장합니다. 그러나 Raschig 링은 상대적으로 성능이 낮고 저항이 상대적으로 높습니다. 후자는 진공 공정에 대한 사용을 제한합니다. 생성된 Raschig 링(Pall 링, Borad 링 등)의 다양한 수정을 통해 Raschig 링보다 더 나은 성능 특성을 얻을 수 있었습니다.

쌀. 6.9.3. 불규칙한 노즐의 요소:

1-4 – Raschig, Lessing, Pall 고리 및 십자형 칸막이가 있는 고리; 5, 6 – 원형 및 삼각형 스프링; 7, 9 – 세라믹 및 스탬프 금속 Intallox 노즐; 8 – 베를 노즐

유압 저항이 낮은 노즐을 만들어야 하기 때문에 포장된 몸체, 블록 노즐 및 다양한 디자인의 메쉬 노즐을 정기적으로 배치하기 위한 다양한 옵션이 개발되었습니다.

일반 것에는 노즐이 포함되어 있으며 기둥의 부피에서 요소의 배열은 특정 기하학적 순서에 따라 요소 통과를 위한 정렬된 채널을 생성합니다. 그러한 부착물의 예가 그림 6.9.4에 나와 있습니다.

평면 평행 노즐의 요소 1 보드, 유리, 금속판 또는 메쉬로 만들 수 있습니다.

슐저 부착 2 주름진 메쉬 또는 천공된 금속 시트의 교대 층으로 구성되며, 인접한 층의 주름은 반대 방향으로 향합니다.

굿로우 노즐 3 (때때로 Panchenkov 노즐이라고도 함)은 메쉬 스타킹의 접힌 나선형입니다. 이러한 꼬인 패키지는 기둥에 여러 겹으로 쌓여 있습니다. 증기 흐름은 메쉬 층 사이의 균열을 통과합니다.

경사형 패킷 노즐 4 스타킹 메쉬를 층층이 쌓아 만든 직사각형 가방으로, 서로 45~60°의 각도(또는 수직)로 설치됩니다.

쌀. 6.9.4. 일반 첨부 파일:

1 – 평면 평행; 2 – 슐저; 3 – 굿로이; 4 – 경사진 부분이 있는 배치

노즐의 주요 치수 특성은 비표면적과 자유 부피입니다. 노즐의 특정 표면 아래 에프장치의 단위 부피당 포장된 모든 몸체의 전체 표면을 이해합니다. SI 단위는 m 3 /m 3 입니다. 노즐의 비표면적이 클수록 효율은 높아지지만, 수압저항이 커지고 생산성은 낮아집니다.

노즐의 자유 부피 ε는 장치의 단위 부피에서 노즐 본체 사이의 공극의 총 부피로 이해됩니다. SI 단위는 m 3 /m 3 입니다. 노즐의 자유 부피가 클수록 성능이 높아지고 저항과 효율성이 낮아집니다. 포장체의 크기가 증가함에 따라 생산성은 증가하지만 동시에 분리 효율성은 감소합니다.

쌀. 6.9.5. 액체 분배기:

7 – 천공판; 2 – 파이프가 있는 판; 3 – 기울어진 제트 반사판이 있는 플레이트; 4 – 압력 모액 분무기

액체가 컬럼 벽으로 퍼지는 것을 방지하기 위해 패킹을 높이 1.5~3m의 별도 층으로 컬럼에 적재하고, 패킹 층 사이에 다양한 디자인의 분배기를 설치합니다(그림 6.9.5). ).

노즐은 지지 분배 그리드와 플레이트 위에 배치됩니다. 이러한 장치의 자유 단면적은 가능한 한 커야 하며 노즐의 자유 부피 값에 가까워야 합니다. 노즐이 효과적으로 작동하려면 노즐 요소의 표면이 액체에 의해 잘 젖어 있어야 합니다.

충전 컬럼 유압장치. 컬럼의 증기 및 액체 부하에 따라 둘 사이의 상호 작용 특성이 바뀌며, 이는 충전된 컬럼의 최대 증기 속도를 결정합니다. 증기 및 액체 부하의 특정 값에서 노즐에 유지되는 액체의 양과 노즐 층의 유압 저항이 급격히 증가합니다. 이 모드를 컬럼 플러딩이라고 하며 안정적인 작동의 상한선으로 간주됩니다.

디스크 컬럼. 트레이 컬럼에서는 증기(또는 가스)가 트레이 위의 액체 층을 통과합니다. 이 경우 증기는 작은 기포와 제트로 분리되어 액체 속에서 고속으로 이동합니다. 거품이라고 불리는 기액 시스템이 형성됩니다. 직업 접시 기둥그림에 표시되어 있습니다.

쌀. 6.9.7. 증류판의 주요 유형:

나 – 격자 실패; II – 메쉬 실패; III – 체 교차 흐름; IV - 캡(a, b, c - 캡슐, 터널 및 홈이 있는 캡) V – S자형 요소에서; VI - 밸브(a, b, c, d); VII – 제트기(a, b); VIII - 소용돌이 (a - 소용돌이 요소의 구조); 1 – 열 본문; 2 – 판의 캔버스(베이스); 3 – 증기 통과용 구멍; 4 - 오버플로 파이프; 5 – 배수 세그먼트 포켓; 6 – 배수판(칸막이); 7 – 증기 파이프; 8 – 대문자; 9 – 밸브; 10 – 밸브 리프트 리미터; 11, 12 – 판천의 굴곡 모양; 13 – 소용돌이 요소의 절단; 14 – 반사경 (p 및 g – 증기 및 액체의 이동 방향)

증류판의 주요 설계는 그림 1에 개략적으로 표시되어 있습니다. 6.9.7.

그 중 가장 간단한 것은 격자 실패 판(그림 6.9.7, 나), 캔버스에는 기하학적으로 배열된 슬릿 열(치수 약 10 x 150mm)이 있으며, 이를 통해 증기가 위쪽으로 통과하고 판 위의 액체 층을 통해 버블링하며 초과 액체의 일부가 통과하여 흘러내립니다. 기본 플레이트로 흘러 들어갑니다.

이러한 판은 액체 부하의 변화에 매우 민감하며, 계산된 부하에서 20-30%만큼 변화하면 판이 캔버스에 액체 층을 질식시키거나 유지하지 못할 수 있습니다. 부하가 쌍 사이에서 변동할 때에도 동일한 효과가 발생합니다.

홀 웨이브 플레이트(그림 6.9.7, II)는 개선된 격자이다. 캔버스에는 균열이 없지만 직경 10-15mm의 구멍이 있습니다. 캔버스의 단면 프로파일은 정현파입니다. 이를 통해 증기(플레이트의 상단 굴곡)와 액체 배수(플레이트의 하단 굴곡)의 우선 통과 영역을 분리할 수 있습니다. 접시 위의 액체 층은 구부러진 부분 위에 위치하므로 증기가 이 층을 통해 거품이 납니다. 트레이는 소구경 컬럼용으로 설계되었으며 가솔린 안정화 컬럼, 탄화수소 가스 분리 컬럼에 사용됩니다.

두 접시 모두 ( 나그리고 II그림에서 6.9.7.)은 실패이며 이러한 플레이트가 있는 컬럼은 증기와 액체의 역류 모드로 작동합니다. 나머지는 그림에 표시되어 있습니다. 6.9.7 플레이트는 직교류형입니다. 그 위에 있는 액체는 증기의 흐름을 향해 이동하지 않고 수직으로 또는 직선에 가까운 각도로 이동합니다.

액체 부하의 크기에 따라 플레이트에서 플레이트로의 흐름은 하나, 둘 또는 그 이상의 흐름으로 수행됩니다(그림 6.9.8).

쌀. 6.9.8. 오버플로 장치가 있는 트레이의 액체 흐름 다이어그램:

a - 단일 흐름; b - 2흐름; c - 3흐름; g – 4흐름; d - 액체의 환형 움직임; e – 인접한 플레이트에서 액체가 단방향으로 이동합니다. g, h - 캐스케이드 유형; - 초승달 모양의 배수 칸막이가 있습니다.

이 유형의 플레이트 중 가장 간단한 것은 체(구멍) 직교류 판. 캔버스에는 배수관이 위치한 두 개의 반대쪽 세그먼트를 제외하고 전체 영역에 걸쳐 직경 4-12mm의 구멍이 있습니다. 이 파이프는 플레이트 표면 위로 20-40mm 높이로 올라가며(배수구 높이는 플레이트 위의 액체 버블링 층의 높이임) 다른 쪽(하단) 끝은 플레이트 표면에 도달하지 않습니다. 30~50mm. 증기 흐름이 배수관으로 들어가는 것을 방지하기 위해 하단 끝은 플레이트의 천공 부분 앞에 지지 막대에 의해 생성된 높이 50mm 이하의 액체 층에 잠겨 있습니다. 결과적인 물 밀봉은 증기가 배수관으로 들어가는 것을 방지합니다. 오버플로 장치는 배수관 형태일 뿐만 아니라 분할된 파티션 형태일 수도 있습니다. (IV,쌀. 6.9.7) 이는 액체가 한 플레이트에서 다른 플레이트로 부어지는 증기 공간에서 세그먼트 볼륨을 차단합니다.

안에 배수관(또는 세그먼트) 액체 레벨은 일반적으로 플레이트의 수력 저항과 균형을 이루는 양만큼 기본 플레이트의 레벨보다 높습니다. 따라서 플레이트 사이의 거리는 배수 장치의 액체 기둥보다 작을 수 없습니다.

반면, 플레이트 사이의 거리(플레이트 피치)는 실제로 다음 요소를 고려하여 설정됩니다.

· 버블링 층에서 나오는 증기 흐름에서 액체 튀김을 분리하고 이로 인해 상부 플레이트로의 액체 혼입이 감소합니다.

· 플레이트 수리 및 검사 중 플레이트 간 공간에 사람이 접근할 수 있는 가능성.

이러한 조건을 바탕으로 규제 문서플레이트 피치는 컬럼 직경에 따라 300~900mm로 설정됩니다.

체판(그림 6.9.7 참조, III)작은 직경(최대 2.0-2.5m)의 기둥에 사용됩니다. 현재 체 판의 변형이 자주 사용되며 그 캔버스는 확장 금속으로 만들어졌습니다. 이러한 캔버스를 통과하는 증기 흐름은 수직에서 벗어나 거품층 출구에서 수평에 대해 40-60° 각도로 향합니다. 버블링 층에서 빠져나가는 증기의 경로를 따라 플레이트의 작동을 강화하기 위해 동일한 확장 시트로 만든 펜더 요소가 비스듬하게 설치됩니다. 이러한 요소에 부딪히면 증기-액체 혼합물이 분리됩니다. 액체는 필름처럼 요소 아래로 버블링 영역으로 흐르고 증기는 균열을 통해 플레이트 사이 공간으로 전달됩니다. 이러한 플레이트는 매우 낮은 유압 저항(0.1-0.2kPa)을 가지며 상당히 높은 물질 전달 프로세스 효율성을 제공합니다.

쌀. 6.9.9 익스팬디드 메탈 플레이트의 작동 방식:

1 – 열 본문; 2 – 배수 포켓의 벽; 3 – 접시 천; 4 – 익스펜디드 메탈로 제작된 펜더 요소

이러한 판(및 체판의 다른 변형)의 단점은 판 천에 약간의 비수평성 또는 국부적인 돌출 또는 움푹 들어간 부분이 있으면 전체 영역에 걸쳐 고르지 않게 작동한다는 것입니다. 액체는 기본 지점에서 떨어지며, 증기는 그 위에 있는 지점에서 거품이 발생하지 않고 빠져나갑니다. 결과적으로 플레이트의 효율성이 감소합니다.

사용 기간 측면에서 가장 오래된 유형의 플레이트 중 하나이며 여전히 널리 퍼져 있습니다. 캡 플레이트(그림 6.9.7 참조, IV)둥근 (캡슐) 캡이 있습니다. 이전과의 차이점은 증기 통과를 위해 각 구멍에 파이프가 있다는 것입니다. 7 캡이 고정되는 특정 높이 8 전체 하단 가장자리를 따라 증기가 통과하기 위한 슬롯이 있습니다. 이러한 장치를 사용하면 증기 흐름이 평면에 평행한 판 위의 액체 층으로 유입되어 여러 개의 작은 제트로 분할될 수 있습니다. 또한 인접한 캡의 카운터 제트가 충돌하여 캡 간 영역에 난류를 생성하여 트레이 효율성을 높입니다. 실제로 대부분의 경우 평균 효율성은 실제로 그러한 판은 0.6-0.8로 가장 큰 것으로 나타났습니다.

캡 플레이트에는 캡의 디자인이나 모양이 달라지는 등 많은 수정이 있습니다. 이러한 수정 중 세 가지가 그림 1에 나와 있습니다. 6.9.7 (IV, a; IV, b그리고 IV, c).

첫 번째는 위에서 설명한 둥근 캡이 있는 플레이트입니다. 이러한 플레이트는 보편적이며 가스 분리 컬럼에서 대기 및 진공 컬럼에 이르기까지 다양한 컬럼에 적용됩니다. 후자의 경우 플레이트의 금속 소비량이 높고 제조 및 설치가 복잡하기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

두 번째 수정 (IV, b) –이것은 1930~40년대 Foster-Wheeler 회사(미국)의 기둥에서 연료유를 오일 분획으로 분리하는 데 사용된 주조 또는 스탬프가 찍힌 직사각형(터널) 캡이 있는 플레이트입니다.

1960~70년대에는 정유 공정의 캡 및 그루브 플레이트를 대체하기 위해 두 가지 새로운 유형의 플레이트(S자형 요소)가 출시되었습니다. (V)그리고 밸브가 달린 ( VI).

독창성 S자형 접시캔버스와 캡이 동일한 요소(단면에서 S자형 프로파일)를 형성하지만 각 캡에는 한쪽에만 증기가 통과할 수 있는 슬롯이 있다는 사실로 구성됩니다. 플레이트의 단위 버블링 면적당 증기 흐름은 분쇄된 제트의 더 작은(홈이 있는 플레이트에 비해) "전면"에 의해 액체로 도입됩니다. 홈이 있는 트레이와 달리 이 트레이의 액체는 터널 캡을 가로질러 이동하여 넘치게 됩니다.

S자형 요소로 만들어진 트레이는 낮은 금속 소비, 제조(스탬핑) 및 설치 용이성과 고효율(평균 효율 0.4)로 인해 진공 컬럼(유압 저항 증가로 인해)을 제외한 모든 컬럼에서 매우 널리 사용됩니다. –0.7).

S자형 요소로 만들어진 트레이의 낮은 효율은 부분적으로 단위 버블링 면적당 분쇄된 증기 제트의 비율이 낮기 때문입니다. 따라서 캡의 상부 평면을 따라 100-120mm 피치의 직사각형 단면의 구멍이 있고 액체 이동 방향으로 열리는 밸브에 의해 차단되는 이러한 유형의 결합 플레이트가 나타났습니다. . 이는 버블링 효과를 증가시키고 플레이트의 수압 저항을 감소시켜 결과적으로 효율성을 증가시킵니다.

밸브 트레이(그림 6.9.7, 6)장치의 원리에 따르면 천공에 더 가깝지만 그와 달리 증기 구멍의 흐름 영역을 조정할 수 있습니다. 이를 위해 각 구멍(직경 30~50mm) 위에 장치(밸브)가 있는데, 이 장치(밸브)는 압력을 받는 증기의 양에 따라 구멍 위로 올라가거나 회전하여 흐름 영역을 변경합니다. 증기.

그러나 밸브 디자인이 서로 다른 다양한 밸브 디스크 디자인이 있습니다.

그림에서. 6.9.7, VI가장 일반적인 4가지 밸브 배열이 표시됩니다. 가, 비 -상부 리프트 리미터가 있는 밸브 (ㅏ -선회, 비 -포핏 밸브가 수직으로 상승함); CD -리프트 리미터가 낮은 밸브 - "다리" (V -같은 높이의 세 개의 다리가 있습니다. G -높이가 다른 세 개의 다리(하나는 짧고 두 개는 길다). 글리치 밸브 (V)다리의 구부러진 부분이 접시의 캔버스에 닿을 때까지 증기의 압력으로 수직으로 올라갑니다. 이 경우 증기 통과 단면적이 최대가 되며 증기와 액체의 이동은 엄격하게 교차 흐름이 됩니다.

쌀. 6.9.10. 직교류 밸브 플레이트의 단면 및 작동 다이어그램 일부:

a, b, c – 각각 쌍으로 된 플레이트의 낮은(역류), 중간(횡류) 및 증가된(순방향 흐름) 하중 단면의 측면도. d – 밸브의 평면도; e – 짧은 다리 측면에서 본 판막의 모습; 7 – 접시 천; 2 – 밸브 구멍; 3 – 밸브; 4 – 짧은 다리; 5 – 긴 다리(화살표는 액체와 증기의 이동 방향을 나타냄)

서로 다른 다리가 있는 밸브(그림 6.9.10)는 블레이드에 닿을 때까지 짧은 다리 측면의 증기 흐름에 의해 처음에 들어 올려집니다(밸브의 무게 중심이 긴 다리 쪽으로 이동하기 때문입니다). 이 위치에서 (그림 6.9.10, ㅏ)증기 흐름은 움직이는 액체 흐름을 향해 플레이트 평면에 비스듬히 도입됩니다. 즉, 플레이트는 역류 모드로 작동합니다. 이후 증기량이 증가하면 밸브는 긴 다리 측면에서 올라가고 (보다 정확하게는 정지 지점-짧은 다리를 중심으로 회전합니다) 밸브 평면과 플레이트 블레이드가 평행하게되면 ( 위치 "비"그림에서 6.9.10), 글리치 밸브의 경우와 마찬가지로 플레이트는 액체와 증기의 교차 흐름 모드에서 작동합니다. 증기의 양이 계속 증가하면 밸브는 정지점을 중심으로 더 회전하고 결국 세 개의 다리가 모두 블레이드에 닿게 됩니다(" V"(그림 6.9.10)), 증기의 더 큰 흐름 영역이 액체의 흐름을 따라 위치하는 경사 위치를 취합니다. 즉, 이 경우 플레이트는 직접 흐름으로 작동합니다.

밸브 트레이는 여러 가지 장점(낮은 금속 소비, 조립 용이성, 광범위한 증기 및 액체 부하에 대한 균일한 버블링 등)을 결합하여 1970년대부터 현재까지 가장 일반적인 유형의 트레이가 되었습니다. . 이 트레이는 가스 분리부터 진공까지 거의 모든 유형의 정유 컬럼에 사용됩니다.

제트 플레이트(그림 6.9.7, Ⅶ)그들은 3-5mm 두께의 캔버스로, 특정 각도로 구부러진 꽃잎으로 다양한 구성의 구멍이 찍혀 있습니다. 이러한 플레이트의 가장 일반적인 변형이 그림에 나와 있습니다. ㅏ -모서리가 둥근 직사각형 형태의 구부러진 꽃잎이 있고, 비 -한 방향으로 구멍이 있는 원뿔 모양의 볼록한 부분(예: "프롬프터 부스") 형태입니다. 이러한 트레이에서의 버블링은 교차 병류 모드에서 발생하며, 이 모드에서는 증기 흐름의 동적 에너지가 트레이를 따라 액체의 이동을 강화하는 데 사용됩니다.

제트 트레이는 컬럼의 증기 흐름 부하가 매우 높은 경우에 사용하도록 설계되었으므로 가스 분리 컬럼에서 더 많이 사용됩니다. 플레이트 평면에 대한 각도로 액체 층에 증기가 도입되기 때문에, 위에 놓인 플레이트에 액체 방울이 동반되는 현상은 직교류 플레이트보다 상당히 낮습니다.

소용돌이 판(그림 6.9.7, Ⅷ) –플레이트에 증기와 액체가 집중적으로 혼합되어 플레이트에서 물방울의 유입이 감소된 플레이트의 예입니다. 그러한 판의 캔버스에는 직경 100-120mm의 원에 구부러진 꽃잎이있는 구멍이 방사형 방향으로 찍혀 있습니다. (VIII, a),스터드에 있는 이 원의 중앙에는 동일한 직경(100-120mm)의 범퍼 컵이 있으며, 바닥에는 직경 5-6mm의 구멍이 6-8개 있습니다. 캔버스 위의 이러한 소용돌이 요소는 140-180mm 간격의 바둑판 패턴으로 배열됩니다.

플레이트 평면에 대해 40-60° 각도로 슬롯을 통과하는 증기 흐름은 플레이트 표면을 따라 흐르는 액체와 혼합되어 소용돌이치며, 이 증기-액체 혼합물은 차단기 컵에 부딪혀 그 위에서 분리됩니다. . 증기 흐름은 플레이트 간 공간으로 더 나아가고 액체의 주요 부분은 컵으로 떨어지고 컵의 구멍을 통해 다시 소용돌이 기포층 영역으로 흐릅니다.

파일럿 규모의 이러한 플레이트는 낮은 유압 저항과 높은 물질 전달 효율을 나타냈으며 이는 진공 컬럼 트레이의 기본 요구 사항을 충족합니다.

고려되는 모든 유형의 플레이트에 대해 적용 범위와 작동 효율성을 결정하는 요소는 다음과 같습니다.

· 유압 저항;

· 플레이트 영역 전체에 걸쳐 버블링의 균일성과 강도;

· 플레이트가 정상적으로 작동하는 증기 및 액체 부하 범위(액체 파손 및 강렬한 액적 동반 없이).

캡 증류탑은 대규모 증류소 및 보드카 공장에서 원주를 생산하는 데 주로 사용되는 산업용 장치입니다. 모든 사람이 아마추어 조건에서 사용할 수 있는 것은 아니며, 자신의 손으로 사용하는 것은 더욱 적습니다.

공장 캡 컬럼

구조가 너무 복잡해서가 아니라, 제조하려면 특별한 도구나 높은 기술이 필요하기 때문이다. 자격을 갖춘 정비사 또는 기본적인 휴대용 전동 공구를 사용하는 방법을 아는 사람이라면 누구나 가정 작업장에서 캡 기둥을 제작할 수 있습니다. 캡 컬럼의 모든 구성 요소는 매장이나 온라인에서 쉽게 구입할 수 있습니다. 차고에서 사용할 수 있는 장비를 사용하여 직접 손으로 조립하는 것은 어렵지 않습니다. 특정 기술을 사용하면 기둥의 많은 부분을 독립적으로 만들 수 있습니다.

자신의 손으로 캡 컬럼이 장착된 달빛을 만들기로 결정했다면 여기서 장치의 크기가 매우 중요한 역할을 한다는 것을 기억해야 합니다. 비율을 위반하면 캡형 증류탑 대신 고전적으로 설계된 장치보다 더 나쁘게 작동하는 일반 증류기를 얻게 됩니다.

캡 컬럼의 작동 원리

벨 캡 컬럼은 증발기에서 아래에서 상승하는 증기와 위에서 아래로 흐르는 냉각 환류 사이의 열 및 물질 전달 원리에 따라 작동합니다. 캡이나 플레이트는 가열된 증기와 액체의 접촉 면적을 늘리는 역할을 합니다. 증기가 액체로 변하고 액체가 다시 증발하는 지점의 수는 플레이트의 수에 따라 다릅니다. 알코올 함유 증기는 컬럼 내벽뿐만 아니라 플레이트 표면에도 응축됩니다. 그들은 반구 모양이며 볼록하게 위쪽을 향하고 있습니다.

외부 표면의 환류 응축은 오버플로 구멍을 통해 아래로 흘러 하부 플레이트로 떨어져 더 높은 온도로 가열됩니다. 알코올 및 기타 저비점 부분은 다시 증발되고, 끓는점이 더 높은 액체(퓨젤 오일 및 물)는 증발기로 다시 흘러 들어가 수용액 형태로 유지됩니다.

알코올 증기가 높이 50cm의 기둥을 통과하고 그 안에 8~10개의 캡을 설치하면 액체가 증기로 전환됐다가 다시 되돌아오는 과정이 최소 30~40회 일어난다. 이 양을 청소 인자라고 합니다. 인터넷에서 쉽게 구입할 수 있는 공업적으로 생산되는 캡 컬럼의 특성을 읽어보면 정제율이 20이나 50이라고 되어 있는데, 이는 알코올이 몇 배 더 순수해진다는 의미는 아니며, 단지 그 특징만을 특징으로 하는 것입니다. 기술적 과정.

당연히 빈도가 높을수록 알코올의 품질이 좋아지고 불순물이 적어집니다. 기둥의 직경과 높이의 비율은 최소 1:8이어야 하며 이는 산업 및 아마추어 설치 모두에 최적의 치수입니다. 기둥을 올리면 증기에 알코올이 풍부해지고 불순물이 제거되어 강화되므로 이러한 기둥을 종종 강화 기둥이라고 부릅니다.

일의 특징

종 모양의 기둥에서 매시를 증류하려는 경우 증류 과정에서 달빛의 꼬리만 잘리고 머리(메틸 알코올, 아세톤, 에테르 및 알데히드)를 제거하려면 다음을 수행해야 함을 기억해야 합니다. 기존 증류기의 작업과 마찬가지로 분별 증류를 사용하고 예상 헤드 수를 선택합니다. 생 알코올을 증류하는 경우 헤드 선택이 더 이상 필요하지 않으며 1차 증류 단계에서 제거됩니다.

캡 컬럼에서 증류 온도 체제를 유지하는 것은 매우 쉽습니다. 상부 온도계(컬럼의 출구 파이프 근처)의 온도는 섭씨 72-75도여야 합니다. 재증류 시 온도를 78C까지 올릴 수 있으며 생성된 원주 알코올의 품질이 크게 저하되지 않습니다.

캡컬럼 제조

만들기 가장 어려운 구성 요소 중 하나인 종 모양의 판이 있다면 손으로 종 모양의 기둥을 만드는 것이 어렵지 않습니다. 인터넷상의 해당 웹사이트에서 구매하실 수 있습니다. 대부분의 경우 접시는 중국에서 판매됩니다. 하지만 선택할 필요는 없습니다. 제품이 너무 구체적이고 소수의 워크샵에서만 제품을 생산합니다. 작업판을 직접 만드는 것은 매우 어렵지만 가능합니다.

이렇게하려면 기둥의 주 파이프의 내부 직경과 동일하게 원이 절단되는 구리 또는 스테인레스 강판이 필요합니다. 기둥 자체는 유리, 구리 또는 스테인레스 파이프, 직경 8-10mm, 길이 (높이) 약 75cm 많은 제조업체에서 제공하는 유리 기둥은 버블 링 과정을 관찰 할 수 있다는 사실 때문에 인기가 있습니다. 이는 다소 멋진 광경입니다. 그러나 재료는 기둥의 성능에 거의 영향을 미치지 않습니다.

잘라낸 원판에 직경 1~1.5mm의 구멍 4개를 뚫고 그 안에 높이 1.5cm 정도의 구리 또는 스테인레스 스틸 튜브를 삽입하여 아래에서 위로 증기를 통과시키는 역할을 합니다. 디스크 가장자리를 따라 두 개의 구멍이 만들어집니다. 직경은 약 10mm입니다. 튜브도 삽입되지만 높이는 1.5-0.8cm로 더 작으며 튜브와 디스크의 조인트는 납땜됩니다.

기둥용 동판

캡은 중간 튜브의 끝 부분에 배치되어 디스크 표면에 닿습니다. 튜브의 윗부분에는 증기가 빠져나갈 수 있도록 직경 1-2mm의 구멍이 주변에 뚫려 있습니다. 많을수록 좋습니다. 캡의 아래쪽 가장자리는 0.5cm 높이로 절단되었으며 측면 튜브 절단부보다 2mm 아래에 있어야 합니다.

기존의 반구형 캡은 만들기 어려우므로 원뿔 모양이나 유리 모양으로 만들 수 있습니다. 셀프 태핑 나사나 커플링을 사용하여 증기 파이프에 고정할 수 있습니다. 플레이트 어셈블리는 하나의 작동 요소를 나타냅니다. 지정된 높이의 열에는 최소 5개, 최대 8개가 있어야 합니다.

플레이트를 컬럼에 삽입하고 청소를 위해 제거하는 것이 더 편리하도록 직경 5-8mm의 핀에 놓고 서로 동일한 거리에 너트로 고정합니다. 컬럼의 상단 가장자리는 증기 라인을 통해 유동형 냉장고에 연결됩니다. 온도계는 기둥 상단과 큐브에 설치됩니다. 플레이트 어셈블리를 본체에 더 쉽게 설치하고 제거할 수 있도록 컬럼 상단을 스크류 캡 형태로 제작했습니다. 증기 배출관은 나사산 높이보다 1-1.5cm 아래에 설치됩니다.

작동 원리

캡 컬럼을 만드는 방법에 대한 비디오:

매시가 들어 있는 큐브의 증기가 위로 올라가 증기 파이프를 통해 첫 번째 접시 위의 공간을 채웁니다. 거기에서 표면에 액체로 응축되어 침전됩니다. 레벨이 캡의 슬롯보다 높아지면 증기가 액체를 뚫고 버블 링 현상으로 인해 남은 알코올 증기가 제거되고 올라와 다른 접시로 들어갑니다. 거기에서 프로세스가 반복됩니다.

접시의 가래 수준이 쏟아지는 튜브의 절단면 위로 올라가면 큐브로 흘러 내립니다. 증기가 올라감에 따라 알코올 함량이 더욱 풍부해지고 마지막 접시를 통과한 후 불순물이 거의 완전히 제거됩니다.

캡 증류탑은 기존 방법으로 얻은 월광을 재증류할 때 가장 효과적으로 작동합니다. 여전히 달빛, 그러나 기본 매쉬도 증류할 수 있습니다. 사실, 그 과정은 꽤 느리게 진행될 것입니다.

정류 공정에는 동일한 성분으로 구성되지만 농도가 다른 두 가지 증기 및 액체 흐름이 포함되어야 하므로 정류 조건을 보장하기 위해 열은 컬럼 상단에서 제거되고 열은 하단에서 공급됩니다. 증기의 일부가 컬럼 상부에서 응축되면 액체 흐름(환류, 환류)이 형성되어 플레이트에서 플레이트로 흘러갑니다. 컬럼 바닥에 열이 공급되면 액체 일부가 증발하고 증기 흐름이 형성됩니다.

쌀. 6.3.1 증류탑 작동 방식

2) 부분 커패시터

3) 차가운 증발 관개

4) 순환 비증발

관개

1) 증류탑 다이어그램

5) 스팀 공간이 있는 예열기에 열 공급 6) 핫 제트로 열 공급

(부분보일러)

컬럼에서 원료가 투입되는 부분을 이라고 합니다. 영양 섹션 . 원료 투입 상단에 위치한 컬럼 부분을 이라고 합니다. 집중 또는 강하게 하는 것 , 그리고 원자재 투입량 이하 - 증류 또는 철저한 .

또한 간단한 열과 복잡한 열이 있습니다. 단순 컬럼에서는 원자재가 두 개의 제품으로 구분되며, 복합 컬럼에서는 선택된 제품의 수가 2개 이상입니다. 추가 측면 어깨끈 형태로 표시할 수 있습니다.

6.4. 정류 컬럼의 재료 및 열 균형

증류탑의 작동은 스트림과 혼합물의 각 구성 요소 전반에 걸친 물질 균형을 특징으로 합니다. 이성분(2성분) 혼합물의 경우 일반적으로 저비등 성분(LBC)에 대한 저울이 작성됩니다. 주요 흐름은 그림 1에 나와 있습니다. 6.3.1(1). 컬럼의 정상 작동 조건에서 유동 질량은 변하지 않고 유지되며 전체 컬럼에 대해 다음과 같은 물질 수지 방정식을 작성할 수 있습니다.

어디 에프,디그리고 여- 각각 원료, 증류액 및 잔류물의 양(kg).

컬럼 흐름과 컬럼 제품의 해당 NCC 농도는 상호 연관되어 있으며 임의로 설정할 수 없습니다.

증류탑의 작동은 접촉 단계 간의 에너지(열) 교환과 관련됩니다.이 경우 컬럼에 공급되는 모든 열은 (원료와 함께) QF그리고 칼럼 맨 아래에 QV)을 제거해야 합니다(내부의 열 손실을 고려하지 않고). 환경) 수정된 쌍의 열에서 QD,액체 잔류물 Q 여그리고 컬럼 상단의 냉매 흐름 Qd.

기둥의 열 균형은 다음과 같이 기록됩니다.

다른 일정한 열 흐름의 경우, 원료에 의해 도입되는 열량의 변화는 그에 상응하는 컬럼 하부로 도입되는 열량의 변화를 필요로 합니다. QV: 증가할 때 QF줄여야 한다 QV, 그 반대.

열 흐름기둥은 자재 흐름 및 결과물의 품질과 연결되어야 합니다.

6.5. 역류(증기) 비율

정류 프로세스를 분석하려면 다음을 사용하는 것이 일반적입니다. 주어진위상 흐름(그림 6.3.1). 나타내자

어디 g그리고 디– 컬럼의 임의 섹션에 있는 액체의 양과 증류액의 양.

이 비율은 환류 비율입니다. 수량을 나타냅니다 kmol역류는 1개당 컬럼으로 반환됩니다. kmol회수된 증류액.

이론 단수는 환류비에 따라 달라집니다. 컬럼에서 특정 한계 내에서 환류 비율을 변경하고 결과적으로 컬럼의 트레이 수를 변경하여 특정 제품 구성을 얻을 수 있습니다.

끝없는 관개로 인해 접시 수가 최소화됩니다. N분. 환류 비율이 감소함에 따라 컬럼의 트레이 수가 증가하고 특정 최소 환류 비율에서 Rmin혼합물의 특정 분리를 제공하는 플레이트의 수는 무한히 증가합니다.

실용적인 관점에서 이 문제를 고려하면 컬럼(관개)의 액체 양이 감소하면 증류액(증기) 양의 증가가 관찰되며 결과적으로 다음과 같습니다.

저것들. 감소하는 경향이 있다 Rmin

이 경우, 끓는점이 높은 성분으로 증기 흐름의 포화가 관찰되며, 이는 이론 단수 감소에 대한 이론을 확인합니다.

일반적으로 최적의 성능을 제공하는 환류 비율이 선택됩니다. 일반적으로 환류율은 경제적 계산에 의해 결정됩니다. 성장과 함께 아르 자형컬럼 큐브와 컬럼 응축기의 열 흐름(비용) 증가: 성장 아르 자형일정한 증류 흐름으로 디역류량이 증가한다는 의미입니다. 따라서 증가와 함께 아르 자형냉각수 비용 증가(열교환기, 관상로 등에 대한 부하)

6.6. 기둥에 관개를 만드는 방법

컬럼 상단에서 환류 흐름을 형성하려면 열을 제거하여 적절한 양의 증기가 응축되도록 해야 합니다. 석유 및 가스 정제 산업에서는 부분 응축기, 저온 증발 관개, 순환 비증발 관개 등 세 가지 주요 열 제거 방법이 사용되었으며 그 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 6.3.1(2,3,4).

부분 응축기에서 열 제거(그림 6.3.1-2). 이 열 제거 방법을 사용하면 증기가 발생합니다. 디, 컬럼의 상부 플레이트를 떠나 응축기로 들어가며, 이들 증기의 일부는 g응축되어 상부 플레이트로 돌아가 환류를 형성하고 증류 증기는 응축기에서 제거됩니다. 부분 응축에서는 증류 증기가 디그리고 가래 g부분 응축기에서 흐르는 액체는 평형 상태에 있습니다. 즉 부분 축전기는 하나의 이론단과 동일합니다.

차가운 증발 관개를 통한 열 제거(그림 6.3.3-3). 이 열 제거 방법은 가장 널리 퍼져 있습니다. 부분 응축과 달리 상부 플레이트의 증기 흐름은 응축기로 향하고 냉각에 의해 완전히 응축됩니다. . 생성된 차가운 액체는 두 개의 스트림으로 나뉘며, 그 중 하나는 컬럼의 상부 플레이트에 차가운(또는 날카로운) 관개로 공급됩니다. 이 차가운 액체는 증기와 접촉합니다 디, 기본 플레이트에서 상승합니다. 증기는 냉각되고 부분적으로 응축되어 기둥 상단에서 액체 흐름(환류)을 형성하고 차가운 관개는 대부분 증발하여 정류된 증기와 합류합니다. 따라서 정류된 증기가 응축기로 유입됩니다. 디그리고 차가운 관개 g.

차가운 관개의 질량 변경 g,콘덴서에서 제거되는 열의 양을 조절할 수 있습니다. 하나님, 이에 따라 컬럼 상부의 액체 흐름(환류)의 질량이 변경되어 전체 정류 과정에 영향을 미칩니다. 온도가 낮을수록 필요한 차가운 증발 관개의 양이 줄어듭니다.

비증발 관개를 순환시켜 열을 제거합니다(그림 6.3.1-4). 이러한 유형의 관개는 수증기를 함유한 부식성 원료의 경우 정유에서 사용되며, 응축 조건에서 장비의 심각한 부식을 초래합니다. 관개 계획을 비교하면 부분 응축과의 유사점을 쉽게 찾을 수 있습니다.

상판의 가래의 일부를 냉장고에서 식힌 후 상판으로 되돌려 보냅니다. 여기서 차가운 액체가 증기와 접촉하게 됩니다. 디, 기본 플레이트에서 상승합니다. 이 경우 증기의 일부가 냉각 및 응축되어 환류 흐름을 형성하고 증기가 정류됩니다. 디칼럼을 떠납니다. 따라서 컬럼의 상부 플레이트는 부분 응축기로 작동하고 정류된 증기는 순환 액체와 평형을 이룹니다. 온도가 낮을수록 순환하는 비증발 관개의 질량이 낮아집니다.

하나 또는 다른 관개 계획의 선택은 작업 특성, 처리된 혼합물의 특성 및 경제적 고려 사항에 따라 결정됩니다.

6.7. 컬럼 하부에 열을 공급하는 방법

증기 흐름을 생성하려면 컬럼 바닥에 열을 공급해야 합니다. 이 경우 가래의 일부가 증발하고 정류에 필요한 증기 흐름이 생성됩니다. 다음과 같은 열 공급 방법이 가장 자주 구현됩니다. 증기 공간이 있는 히터(부분 보일러), 컬럼 바닥에 가열된 흐름을 조사하는 열 교환기(핫 제트). 컬럼에 열을 공급하는 주요 방법에 대한 계획이 그림 1에 나와 있습니다. 6.3.1(5.6).

증류탑 하부의 부피가 충분하지 않기 때문에 일반적으로 증기 공간이 있는 히터, 열교환기, 관상로 등 특수 원격 장치에 열이 공급됩니다.

증기 공간이 있는 히터에 열을 공급합니다(그림 6.3.1-5). 이 경우 히터로 들어가는 액체는 잔류물의 끓는점까지 가열됩니다. 형성된 쌍 D0보일러를 떠나는 잔류물 W와 평형을 이루고 있습니다. 이 방법열 공급은 하나의 이론단(부분 리보일러)에 대한 분리 효과와 동일합니다.

뜨거운 제트의 질량은 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

핫 제트로 열을 공급합니다(그림 6.3.1-6). 이 열 공급 방법은 기존 냉각수를 사용하여 잔류물을 가열하는 것이 불가능하거나 적절하지 않은 경우에 사용됩니다.

가열된 순환 액체(핫 제트)가 컬럼으로 들어갑니다. 컬럼에 유입되면 순환 흐름은 OI 공정을 거쳐 증기 흐름과 액체 흐름으로 나누어집니다. 하단 플레이트의 환류와 순환액이 혼합되어 컬럼 하단으로 흐릅니다. 여기에서 스트림의 일부가 나머지로 출력됩니다. 승,다른 부분은 히터로 갑니다. 바닥판 아래로 증기가 흐릅니다. D0.

6.8. 정류 컬럼의 압력 선택

증류탑의 압력은 주로 분리된 제품의 열적 안정성과 저렴하고 저렴한 냉각제(물, 공기) 및 냉각제(수증기) 사용 가능성에 따라 결정됩니다. 따라서 분리되는 물질이 다음과 같은 경우 컬럼의 압력은 대기압보다 높아야 합니다. 저온끓는점 기압(예: 탄화수소 가스), 그렇지 않으면 응축을 위해 특수 냉매(암모니아, 프로판, 프레온 등)가 필요합니다. 압력이 증가하면 컬럼의 온도가 상승하므로 기존 냉각수를 사용하여 증기를 응축할 수 있습니다. 탄화수소 가스를 정류할 때 최대 4MPa의 압력이 사용됩니다.

고비점 제품(연료유, 유분 등)을 분리하는 경우에는 대기압 이하로 압력을 낮추는 것이 필요합니다. 이를 통해 눈에 띄는 분해 없이 대기압 500°C 이상, 온도 400°C 미만의 끓는점을 갖는 탄화수소를 분리할 수 있습니다. 일반적으로 고비점 탄화수소 혼합물을 분리할 때는 6.7kPa 이하의 잔압이 사용됩니다.

일반적으로 컬럼의 압력이 증가하면 성분의 상대적 휘발성이 감소하므로 컬럼의 트레이 수 또는 환류 유속을 늘려야 한다는 점을 명심해야 합니다.

일반적으로 컬럼의 압력을 선택할 때 증류 공정의 운영 및 경제 지표를 모두 고려해야 합니다. 그러나 특별한 공정 요구 사항이 없는 한 대기압 하에서 증류탑을 작동하는 것이 바람직합니다.

정류 컬럼의 주요 유형

정류 과정을 수행하기 위해 주로 기둥 유형의 다양한 디자인 장치가 사용됩니다. 접촉 장치의 유형에 따라 포장, 디스크 및 필름 장치가 구별됩니다. 특정 장치의 적용 범위는 분리되는 혼합물의 특성, 생산성 등에 따라 결정됩니다.

그림에서. 6.9.1은 주요 유형의 장치 다이어그램을 보여줍니다.

쌀. 6.9.1. 주요 유형의 컬럼 장치:

a - 노즐; b - 디스크 모양; c - 영화; 1 - 장치 본체; 2 - 배포자; 3 - 제한적인 그리드; 4 - 노즐; 5 - 지원 그리드; 6 - 접시; 7 - 전송 장치; 8 - 접촉면.

쌀. 6.9.2. 접촉 영역의 증기 및 액체의 기본 흐름 패턴:

a - 역류; b - 순방향 흐름; c - 교차 전류.

충전된 컬럼을 채우기 위해 다양한 재료로 만들어진 Raschig 링이 널리 사용되므로 실용성이 다양합니다. 그러나 Raschig 링은 상대적으로 성능이 낮고 저항이 상대적으로 높습니다. 후자는 진공 공정에 대한 사용을 제한합니다. 생성된 Raschig 링(Pall 링, Borad 링 등)의 다양한 수정을 통해 Raschig 링보다 더 나은 성능 특성을 얻을 수 있었습니다.

쌀. 6.9.3. 불규칙한 노즐의 요소:

1-4 – Raschig, Lessing, Pall 고리 및 십자형 칸막이가 있는 고리; 5, 6 – 원형 및 삼각형 스프링; 7, 9 – 세라믹 및 스탬프 금속 Intallox 노즐; 8 – 베를 노즐

평면 평행 노즐의 요소 1 보드, 유리, 금속판 또는 메쉬로 만들 수 있습니다.

슐저 부착 2 주름진 메쉬 또는 천공된 금속 시트의 교대 층으로 구성되며, 인접한 층의 주름은 반대 방향으로 향합니다.

경사형 패킷 노즐 4 스타킹 메쉬를 층층이 쌓아 만든 직사각형 가방으로, 서로 45~60°의 각도(또는 수직)로 설치됩니다.

쌀. 6.9.4. 일반 첨부 파일:

1 – 평면 평행; 2 – 슐저; 3 – 굿로이; 4 – 경사진 부분이 있는 배치

노즐의 주요 치수 특성은 비표면적과 자유 부피입니다. 노즐의 특정 표면 아래 에프장치의 단위 부피당 포장된 모든 몸체의 전체 표면을 이해합니다. SI 단위는 m2/m3입니다. 노즐의 비표면적이 클수록 효율은 높아지지만, 수압저항이 커지고 생산성은 낮아집니다.

쌀. 6.9.5. 액체 분배기:

7 – 천공판; 2 – 파이프가 있는 판; 3 – 기울어진 제트 반사판이 있는 플레이트; 4 – 압력 모액 분무기

충전 컬럼 유압장치. 컬럼의 증기 및 액체 부하에 따라 둘 사이의 상호 작용 특성이 바뀌며, 이는 충전된 컬럼의 최대 증기 속도를 결정합니다. 증기 및 액체 부하의 특정 값에서 노즐에 유지되는 액체의 양과 노즐 층의 유압 저항이 급격히 증가합니다. 이 모드를 컬럼 플러딩이라고 하며 안정적인 작동의 상한선으로 간주됩니다.

디스크 컬럼. 트레이 컬럼에서는 증기(또는 가스)가 트레이 위의 액체 층을 통과합니다. 이 경우 증기는 작은 기포와 제트로 분리되어 액체 속에서 고속으로 이동합니다. 거품이라고 불리는 기액 시스템이 형성됩니다. 개략도디스크 컬럼의 작동은 그림 1에 나와 있습니다. 6.9.6.

쌀. 6.9.7. 증류판의 주요 유형:

증류판의 주요 설계는 그림 1에 개략적으로 표시되어 있습니다. 6.9.7.

액체 부하의 크기에 따라 플레이트에서 플레이트로의 흐름은 하나, 둘 또는 그 이상의 흐름으로 수행됩니다(그림 6.9.8).

쌀. 6.9.8. 오버플로 장치가 있는 트레이의 액체 흐름 다이어그램:

배수관(또는 세그먼트)에서 액체 수위는 일반적으로 트레이의 수력 저항과 균형을 이루는 양만큼 기본 트레이의 수위보다 높습니다. 따라서 플레이트 사이의 거리는 배수 장치의 액체 기둥보다 작을 수 없습니다.

반면, 플레이트 사이의 거리(플레이트 피치)는 실제로 다음 요소를 고려하여 설정됩니다.

· 버블링 층에서 나오는 증기 흐름에서 액체 튀김을 분리하고 이로 인해 상부 플레이트로의 액체 혼입이 감소합니다.

· 플레이트 수리 및 검사 중 플레이트 간 공간에 사람이 접근할 수 있는 가능성.

이러한 조건에 따라 규제 문서에서는 컬럼 직경에 따라 플레이트 간격을 300~900mm로 설정합니다.

쌀. 6.9.9 익스팬디드 메탈 플레이트의 작동 방식:

1 – 열 본문; 2 – 배수 포켓의 벽; 3 – 접시 천; 4 – 익스펜디드 메탈로 제작된 펜더 요소

세 번째 수정 (IV, c) –이것은 홈이 있는 판으로, 판포가 없는 것이 특징입니다. 대신 강철 홈통이 설치됩니다. 2, 증기의 통과를 위해 그 사이에 틈이 형성됩니다. 슬롯은 캡으로 덮여 있습니다. 8, 가장자리를 따라 슬롯이 있는 각 캡의 길이는 홈통 사이의 간격 길이에 해당합니다. 액체는 홈통을 따라 배수구로 이동합니다. 그리고 뚜껑의 틈새를 통해 증기가 거품을 냅니다. 1940~60년대에 이러한 플레이트는 직경 1m~7m의 AVT 기둥에 매우 널리 사용되었습니다. 이는 주로 플레이트에 비해 설치 및 해체가 더 쉽기 때문입니다. IV, a;그러나 금속 소비 측면에서 그루브 플레이트는 장점이 거의 없으며 평균 효율성 측면에서도 마찬가지입니다. 심지어 눈에 띄게 열등합니다(0.3 – 0.5). 현재 트로프 플레이트는 거의 사용되지 않으며 재구성을 거치지 않은 오래된 증류탑에만 보존되어 있습니다.

S자형 요소로 만들어진 트레이의 낮은 효율은 부분적으로 위에서 언급한 바와 같이 단위 버블링 면적당 분쇄된 증기 제트의 비율이 더 적기 때문입니다. 따라서 캡의 상부 평면을 따라 100-120mm 피치의 직사각형 단면의 구멍이 있고 액체 이동 방향으로 열리는 밸브에 의해 차단되는 이러한 유형의 결합 플레이트가 나타났습니다. . 이는 버블링 효과를 증가시키고 플레이트의 수압 저항을 감소시켜 결과적으로 효율성을 증가시킵니다.

그러나 밸브 디자인이 서로 다른 다양한 밸브 디스크 디자인이 있습니다.

쌀. 6.9.10. 직교류 밸브 플레이트의 단면 및 작동 다이어그램 일부:

파일럿 규모의 이러한 플레이트는 낮은 유압 저항과 높은 물질 전달 효율을 나타냈으며 이는 진공 컬럼 트레이의 기본 요구 사항을 충족합니다.

고려되는 모든 유형의 플레이트에 대해 적용 범위와 작동 효율성을 결정하는 요소는 다음과 같습니다.

· 유압 저항;

· 플레이트 영역 전체에 걸쳐 버블링의 균일성과 강도;

· 플레이트가 정상적으로 작동하는 증기 및 액체 부하 범위(액체 파손 및 강렬한 액적 동반 없이).

6.10. 착취 기둥 장치, 컬럼의 효율성에 영향을 미치는 방법.

증류탑이 주요 장치입니다. 기술 설비, 그리고 그 작동(시작, 정상 모드 및 정지)은 다른 모든 장치 및 장비와 밀접하게 상호 연결됩니다.

출시 전 기간 동안일반적으로 수행됩니다 다음 작품:

· 기둥 밀봉 - 모든 해치를 닫고 기둥에 연결된 파이프라인이 부착된 플랜지를 조입니다.

· 컬럼 작동과 관련된 계측 및 자동화 기능을 확인합니다.

· 간격과 기계적 강도를 확인하기 위한 기둥의 압력 테스트. 이 작업은 압축된 불활성 공기 또는 탄화수소 가스가 있는 컬럼에 작업 압력보다 높은 압력을 생성하여 수행됩니다. 일정 시간 동안 일정하게 유지되면 장치가 테스트를 통과한 것으로 간주됩니다. 압력이 눈에 띄게 떨어지면 비누 거품을 사용하여 모든 기둥 연결부의 누출 여부를 검사하고 감지되면 연결부를 밀봉합니다.

· 컬럼을 액상으로 채워 장치를 가동 전 단계로 만듭니다.

창업기간냉온 순환과 정상 작동으로의 전환이라는 세 단계가 포함됩니다.

일정 시간 동안 오일을 냉간 순환시키는 것은 펌프 및 유량계측기의 오작동을 확인하고, 장치 및 배관에 남아있는 물을 배출시키기 위한 것입니다. 이는 (열 교환기를 통해) 온도 상승 가능성을 가정하는 순환(루프) 방식에 따라 석유 제품의 흐름을 조정하는 것으로 구성됩니다.

뜨거운 순환을 시작할 때 규제 문서(사용 설명서)에 따라 퍼니스가 점화됩니다(다른 열원이 없는 경우). 다음으로, 그들은 주어진 속도(시간당 약 C)로 순환 액체의 온도를 올리기 시작합니다. 이 동안 초기 탄화수소 공급원료에서 저비점 성분(LBC)이 증발하기 시작하여 결과적으로 온도가 감소합니다. 액체의 질량이 감소하고 기체와 액체상 분리 수준이 감소합니다. 왜냐하면 장치를 작동할 때 액체 레벨이 최소값 이하로 떨어지는 것을 방지해야 하며 컬럼에는 로딩 라인을 통해 원료가 공급됩니다.

시동 기간은 기술 규정에 의해 설정된 값에서 작동하는 컬럼의 모든 매개변수와 지정된 품질을 가진 최종 석유 제품의 생산으로 끝납니다.

안에 정상 기간컬럼 작동에서 작업은 자동 제어 시스템과 수동 모두에 의해 온도, 압력, 유속, 레벨 등 매개변수의 규제된 값을 유지하는 것입니다. 또한, 원료, 생성된 증류물 및 잔류물의 실험실 품질 관리는 설정된 일정에 따라 수행됩니다.

수정 프로세스를 구현할 때 가장 중요한 작업– 공정을 안정화하고 주어진 순도의 최종 석유 제품을 얻기 위해 공정의 기술적 매개변수에 영향을 미칩니다.

증기 및 액체 부하의 크기에 따라 다음 정류 모드가 구별됩니다.

· 고르지 않음 - 판 표면에 있는 액체의 일부만 증기에 의해 침투됩니다(구멍을 통과하는 통로가 없고, 판 시트가 구부러지고, 밸브가 막히는 등).

· 균일 – 플레이트의 전체 영역에 걸쳐 강렬한 버블링이 발생합니다(바람직함).

· 플레어 – 증기 제트가 불충분한 액체 층을 뚫고 고속으로 표면에 도달합니다(탑의 과열을 동반하는 불충분한 액체 층).

· 동반 - 액체의 상당 부분이 증기 흐름에 의해 포착되어 위에 있는 플레이트로 전달됩니다(컬럼 과열, 컬럼 상단의 불충분한 냉각 등).

동안 작업 증류탑은 최종 석유제품의 순도를 변화시키는 역할을 합니다. 이 문제는 환류비를 변경하면 해결됩니다. R(증류물(증기)에 대한 환류로서 컬럼으로 다시 반환되는 환류의 비율):

· 증류액 및 바닥 선택을 유지하면서 환류 흐름(관개)을 증가시킵니다. , 보일러와 응축기가 어느 정도 여유를 두고 설계되어 열부하가 증가할 수 있는 경우(관개량과 열교환기의 열량이 증가함)

· 초기 혼합물 및 이에 따른 생성물에 대한 컬럼의 생산성 감소; 동시에 환류 흐름을 유지하고 증류액 흐름을 줄입니다. , 더 높은 환류 비율을 얻으십시오 아르 자형(관개량과 열교환기의 열량을 유지하면서 컬럼 로딩을 줄입니다) .

환류 비율을 다음과 같이 높일 수도 있습니다. 냉각 가래 , 저것들. 더 낮은 온도에서 컬럼으로 되돌림: 증기 흐름의 일부 응축으로 인해 컬럼의 상부 구역에서 차가운 환류가 끓는점까지 가열되고 컬럼을 통한 환류 흐름이 증가합니다.

접시 수 늘리기 피(노즐층의 높이 아니),환류율도 그렇고 아르 자형,원칙적으로 임의로 순수한 증류액과 바닥 잔류물을 얻는 것이 가능합니다.

제품의 순도에 영향을 미칠 수 있는 또 다른 가능성은 다음과 같습니다. 피드 포인트 오프셋 컬럼 높이에 따른 초기 혼합물의 양. 따라서 초기 혼합물을 컬럼 아래로 공급하면 강화 부분의 길이가 늘어나고 증류 액이 더 깨끗해집니다. 동시에 컬럼의 스트리핑 부분 길이가 줄어들어 바닥 잔류물이 저비점 성분으로 더 오염됩니다. 증류탑의 공급점 변경은 두 가지 주요 경우에 유용할 수 있습니다.

1) 제품 중 하나만 매우 순수해야 합니다(두 번째 제품에는 눈에 띄는 불순물 함량이 포함될 수 있음). 그런 다음 순수한 제품을 얻는 데 필요한 출력에서 컬럼 부분의 길이를 늘려야합니다.

2) 어떤 이유로 원래 이진 혼합물의 구성이 변경되었습니다. 예: 초기 혼합물의 NCC 함량 감소;증류액의 이전 순도를 유지하기 위해 현재 강하게 하는 것열의 일부가 필요합니다. 더이전보다 플레이트 수(또는 패킹층 높이)를 높이고, 잔류물의 순도를 유지 - 더 작은접시 수 증류기둥의 일부. 따라서 새로운 조성의 초기 혼합물을 컬럼에 공급해야 합니다. 낮추다그릇. 구체적으로 말하면, 이 조성이 초기 혼합물의 조성과 동일한 컬럼 섹션에 공급되어야 합니다.

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