Damıtma sütunu (fraksiyonasyon sütunu)- iki bileşenli veya çok bileşenli sıvı karışımlarını, her biri benzer kaynama noktasına sahip maddeler içeren fraksiyonlara ayırmak için tasarlanmış, dahili ısı ve kütle transfer cihazları ve yardımcı birimlerle donatılmış silindirik dikey bir aparat.

Damıtma sütunları aşağıdakilere ayrılmıştır:

Alınan ürün sayısına göre:

Basit rektifikasyon kolonları, ilk karışımın (hammaddelerin) iki ürüne ayrılmasını sağlar: kolonun tepesinden buhar halinde çıkarılan rektifiye (damıtılmış) ve kalıntı (düşük sıvı rektifikasyon ürünü)

Karmaşık Damıtma kolonları ham maddeleri ikiden fazla ürüne ayırır. Yan kayışlar şeklinde sütundan ek fraksiyonların seçildiği karmaşık sütunlar ve özel olarak ek ürünlerin seçildiği sütunlar vardır. sütunları sıyırma (sıyırma).

amaca göre:

1) Petrol ve akaryakıtın atmosferik ve vakumlu damıtılması için

2) benzinin ikincil damıtılması için

3) petrolün, gaz yoğunlaşmalarının, kararsız benzinlerin stabilizasyonu için

4) rafineri rafinerilerinin, yağların ve doğal gazların ayrıştırılması için

5) yağ arıtma proseslerinde solventlerin damıtılması için

6) tüp fırın ürünlerinin ayrılması ve petrol ham maddesi ve gazların vb. işlenmesi için katalitik işlemler için.

basınç değerine göre:

bunlar üst kısmındaki basıncın atmosferik basınçtan (0,1...0,2 MPa) biraz daha yüksek olduğu sütunlardır. Kolonun alt kısmındaki basınç, kural olarak, direncine bağlıdır. dahili cihazlar ve atmosferik değeri önemli ölçüde aşabilir. Bu tür kolonlar, stabilize edilmiş veya ayrıştırılmış yağın yakıt fraksiyonlarına ve yakıt yağına damıtılması için kullanılır.

vakum (veya derin vakum) altında çalışın. Başka bir deyişle, içlerindeki basınç atmosferik basınçtan daha düşüktür (bir vakum oluşturulur), bu da işlemin çalışma sıcaklığının düşürülmesini ve ürünün ayrışmasının önlenmesini mümkün kılar. Bu tür kolonlar, akaryakıtın vakumlu (derin vakumlu) gaz yağına veya dar yağ fraksiyonlarına ve katrana ayrıştırılması için tasarlanmıştır.

Petrolün stabilizasyonunda veya doldurulmasında, gaz benzinlerinin stabilizasyonunda, petrol damıtma benzinlerinde ve ikincil işlemlerde ve rafineri veya ilgili petrol gazlarının fraksiyonlanmasında kullanılır.

çalışma prensibine göre:

düşük kapasiteli tesislerde çok sayıda fraksiyonun seçilmesi ve yüksek ayırma netliğine sahip olunması gerektiğinde kullanılır. Hammadde, çapının 2/3'üne eşit bir yüksekliğe kadar küpün içine dökülür. Isıtma sessiz buharla gerçekleştirilir. Damıtma ünitesinin ilk çalışma döneminde, karışımın en uçucu bileşeni, örneğin benzen başlığı seçilir, ardından kaynama noktası daha yüksek olan bileşenler (benzen, toluen vb.) seçilir. Karışımın en yüksek kaynama noktasına sahip bileşenleri küp içinde kalarak bir dip kalıntısı oluşturur. Rektifikasyon işleminin sonunda bu kalıntı soğutularak dışarı pompalanır. Küp tekrar ham maddelerle doldurulur ve düzeltme işlemine devam edilir. Sürecin periyodikliği daha fazla ısı tüketimine, daha düşük iş verimliliğine ve daha az verimli kullanım teçhizat.

Sürekli kolonlu tesisatlarda periyodik kolonların dezavantajları yoktur. Bu tür kolonlarda ısıtılan ham madde, sıvı ve buhar fazlarına ayrıldığı bir damıtma kolonuna verilir. Rektifikasyon sonucunda kolonun üst kısmından ana ürün olarak izopentan, kolonun altından ise kalıntı olarak n-pentan seçilir.

aşamalar arası sıvı transferi yöntemine göre:

1) transfer cihazlarıyla (bir, iki veya daha fazla)

2) transfer cihazları olmadan (arıza tipi)

buhar-gaz ve sıvı fazlar arasındaki teması organize etme yöntemine göre:

Bu kolonlar örneğin ağır suyun ayrılması için kullanılır. Plakalar 40° eğim açısına sahip konik kalkanlardır. Sabit plakalar (4) çevrede sütunun (1) gövdesine tutturulur, hareketli plakalar (3) merkeze mile (5) tutturulur ve onunla birlikte döner. Dönen plakalar sabit olanlarla dönüşümlü olarak çalışır. Her 1,5 m yükseklikte şaft, yağlamasız çalışan 6 adet bilyalı rulmanla kaplanmıştır. Montaj kolaylığı için kolon çerçevelerden (parçalar / flanşlar üzerinde) monte edilir. Balgam yukarıdan sabit plaka (4) boyunca iner ve ortada alttaki döner plakanın (3) üzerine taşar. Merkezkaç kuvvetinin etkisi altında balgam, dönen plaka boyunca çevresine kadar ve sürekli bir halka şeklinde film şeklinde hareket eder. , sabit plakanın üzerine taşar. Buharlar balgamın üzerinde ters yönde hareket eder.

Dolgulu kolonlarda gaz (buhar) ve sıvı arasındaki temas, özel dolgulu gövdelerin yüzeyinde ve aralarındaki boş alanda meydana gelir.

Nozul, inert malzemelerden yapılmış bir gövde olup, içinden akan sıvı ile yükselen buhar akışı arasında daha geniş bir temas yüzeyi oluşturacak ve bunları yoğun bir şekilde karıştıracak şekilde tasarlanmıştır. Meme genellikle korozyona dayanıklı malzemeden (seramik, porselen, cam) yapılır.

Meme, iki tipte iki açıklığa sahip plakaların üzerine yerleştirilmiştir: küçük - sulamanın (geri akış) drenajı için ve büyük - buharların geçişi için. Meme katmanı, 1-1,5 m yüksekliğinde birkaç küçük katmana bölünerek bunları boş alanla ayırır.

Paketlenmiş halkalar ne kadar küçük olursa, buhar ve geri akış arasındaki temas o kadar iyi olur, ancak kolondaki buharın hareketine karşı hidrolik direnç de o kadar yüksek olur. Dolgulu kolonun yükünün belirli bir sınır değerinde, yani yüksek buhar veya sıvı hızında, gözlemlenebilir. memenin “boğulması” sıvı akışı durduğunda ve sütundan atılmaya başladığında. Dolgulu kolonların ana dezavantajı, paketlemede ne buharların ne de geri akışın geçemediği, kütle değişim fazlar arasındaki teması kötüleştiren ve ayırma verimliliğini azaltan "ölü" bölgelerin oluşmasıdır.

Petrol ve gaz rafinasyonu ve petrokimyaya yönelik endüstriyel ekipmanlarda kullanılan nozüllerin tasarımları, düzensiz (yığın) ve normal nozullar olmak üzere iki gruba ayrılabilir.

Düzensiz (toplu) nozullar olarak kullanılır katılar çeşitli şekiller, vücuda toplu olarak yüklendi. Sonuç olarak kolonda önemli bir faz temas yüzeyi sağlayan karmaşık bir mekansal yapı oluşur.

Dökme olarak dökülen nozullar arasında, boruların yüksekliği dış çapa eşit olan bölümleri olan Raschig halkaları yaygın olarak kullanılmaktadır. Raschig halkalarının düşük maliyeti ve üretim kolaylığı, onları en yaygın ataşman türlerinden biri haline getiriyor. Metal, seramik veya porselenden yapılmış pürüzsüz silindirik halkaların yanı sıra, nervürlü dış ve (veya) iç yüzeylere sahip nozullar geliştirilmiştir. Kütle transfer sürecini yoğunlaştırmak için bölmeli silindirik nozüllerin tasarımları geliştirilmiştir.

Raschig halkalarından meme (1 - ayrı halka; 2 - toplu halkalar; 3 - normal meme)

Başka bir halka eklentisi olan Pall halkaları artık endüstriyel kullanım alanı buldu. Bu tür halkalar yapılırken, yan duvarlarda birbirine göre kaydırılmış, yaprakları ağızlığın içinde bükülmüş iki sıra dikdörtgen kesim yapılır. Raschig halkalarıyla karşılaştırıldığında Pall halkalarının tasarımı, daha fazla verim sağlar ve hidrolik direnci azaltır.

Intallox eyer olarak bilinen eyer günümüzde en yaygın kullanılan seramik eyerdir. Yüzeyi bir torusun parçasıdır. Intallox yuvaları mekanik dayanıklılığa sahiptir, nozülün eşit şekilde yerleştirilmesini ve sıvının iyi bir şekilde kendi kendine dağılmasını sağlar.

Disk kolonlarında, fazlar arasındaki temas, buhar (gaz), bir kontak cihazında (plaka) bulunan bir sıvı tabakasından geçtiğinde meydana gelir.

Damıtma sütun tepsisi Bir sütundaki yatay bir bölmedir; bir plaka üzerinde, sütundan aşağı doğru akan (sulama) bir sıvı tabakası vardır ve bunun içinden balonun altından buharlar yükselir.

Skoblo A.I., Molokanov Yu.K., Vladimirov A.I., Shchelkunov V.A. kitabında. “Petrol ve Gaz Rafinasyonu ve Petrokimya Prosesleri ve Aparatları” sütun aparatları, dahili temas cihazlarının türüne göre disk, paketli ve film cihazlara ayrılır (bu yayının yazarları, fazların yüzeyde temas halinde olduğu film cihazlarını içerir) dikey veya eğimli bir yüzeyden aşağı doğru akan ince bir sıvı filmi).

KABARCIK KOLONLARIN (PLAKA) SINIFLANDIRILMASI VE TÜRLERİ

Damıtma kolonlarının çalışmasını niceliksel olarak hesaplarken, teorik bir plaka kavramı kullanılır (buhar ve onu terk eden sıvı akışları arasında termodinamik dengenin kurulduğu, yani bu akışların bileşenlerinin konsantrasyonlarının birbirine bağlandığı varsayımsal bir temas cihazı). bir dağılım katsayısı ile). Herhangi bir gerçek damıtma sütunu, giriş ve çıkış akışları hem boyut hem de konsantrasyon açısından gerçek sütunun akışlarıyla çakışan belirli sayıda teorik plakaya sahip bir sütunla ilişkilendirilebilir. Buna göre verimlilik belirlenir. sütunlar, bu sütuna karşılık gelen teorik plaka sayısının gerçekte kurulu plaka sayısına oranıdır. Dolgulu kolonlar için HETP değeri (teorik plakaya eşdeğer yükseklik), dolgulu katmanın yüksekliğinin, ayırma etkisinde eşdeğer olduğu teorik plaka sayısına oranı olarak belirlenebilir.

Kullanmak Farklı türde plakalar: elek, kapak, arıza, valf, plaka vb.

1. Plakaları elekten geçirin.

Esas olarak alkol ve sıvı havanın düzeltilmesi için kullanılırlar. İzin verilen yüklerçünkü sıvı ve buhar nispeten küçüktür ve çalışma modlarını düzenlemek zordur. Sıvı ve buhar, basınç oranlarına bağlı olarak her delikten dönüşümlü olarak geçer. Plakalar düşük dirence, yüksek verime sahiptir, önemli yükler altında çalışır ve tasarımı basittir. Buhar ve sıvı arasındaki kütle ve ısı alışverişi esas olarak plakanın tabanından belirli bir mesafede bir köpük ve sprey tabakasında meydana gelir. Ağ deliklerinden geçen buharın basıncı ve hızı, plaka üzerindeki sıvı tabakasının basıncını yenmek ve deliklerden şişmesine karşı direnç oluşturmak için yeterli olmalıdır; buharın tüm deliklerden geçişini sağlamak için elek plakaları kesinlikle yatay olarak yerleştirilmelidir. plakanın deliklerini açmanın yanı sıra bunların içinden sıvı drenajını önlemek için. Genellikle elek plakasının deliklerinin çapı 0,8-8,0 mm aralığında alınır.

Elek plakalı bir sütun, tüm yüzey üzerinde eşit olarak 1-5 mm çapında önemli sayıda deliğin açıldığı yatay plakalara sahip dikey silindirik bir gövdedir (Şekil 3). gaz plakanın deliklerinden geçer ve sıvı içinde küçük akıntılar ve kabarcıklar şeklinde dağıtılır. Elek plakaları tasarım basitliği, montaj kolaylığı, muayene ve onarım kolaylığı ile öne çıkar. bu plakaların hidrolik direnci küçüktür. Elek tepsileri oldukça geniş bir gaz hızı aralığında stabil bir şekilde çalışır ve belirli gaz ve sıvı yüklerinde bu tepsiler oldukça verimlidir. Aynı zamanda elek tepsileri, tepsi açıklıklarını tıkayan kirletici maddelere ve tortulara karşı hassastır.

Figür 3.

2. Kapak plakaları.

Kapaklarda, sıvıyla temas yüzeyini arttırmak için buharı küçük akışlara bölen delikler veya tırtıklı yuvalar bulunur (Şekil 4). Taşma boruları sıvının beslenmesine, boşaltılmasına ve plaka üzerindeki sıvı seviyesinin düzenlenmesine yarar. Çalışmaların gösterdiği gibi, buhar ve sıvı arasındaki kütle aktarımı ve ısı alışverişinin ana alanı, buharın köpürmesi sonucu oluşan plakanın üzerindeki köpük ve sıçrama tabakasıdır. Bu katmanın yüksekliği kapakların boyutuna, daldırılma derinliğine, buhar hızına, plaka üzerindeki sıvı katmanının kalınlığına, sıvının fiziksel özelliklerine vb. bağlıdır. Ayrıca şunu da belirtmek gerekir ki, kapak plakalarına, valfe, yivli, S-şekilli, pullu, arızalı ve diğer plaka tasarımlarına kadar. Kapak şeklindeki tepsilerin avantajı, çok çeşitli sıvı ve buhar yüklerinde tatmin edici çalışmanın yanı sıra düşük işletme maliyetidir.

Buharı bir sıvıdan köpürtürken üç kabarcıklanma modu ayırt edilir:

Ш Kabarcık modu (kapağın duvarının yakınında bir zincir oluşturan bireysel kabarcıklar biçiminde buhar kabarcıkları);
Ш Jet modu (bireysel buhar kabarcıkları sürekli bir akış halinde birleşir);
Ш Torç modu (bireysel buhar kabarcıkları, bir fenere benzeyen ortak bir akış halinde birleşir).

Elekli olanlara göre kirlenmeye karşı daha az hassastırlar ve kapak şeklindeki tepsilere sahip bir sütunun daha yüksek kararlı çalışma aralığına sahiptirler. Gaz borular aracılığıyla plakaya girer ve daha sonra kapağın yarıkları tarafından çok sayıda ayrı jete bölünür. Gaz daha sonra plakalar boyunca bir drenaj cihazından diğerine akan bir sıvı tabakasından geçer.

Kolon evaporatöründe oluşan buhar birinci plakaya girerek kapakların buhar borularından geçer. Kapaklar sıvı fazın belirli bir seviyesine daldırılır. Sonuç olarak buhar fazı, sıvı fazda kabarcıklar halinde kapakların ve kabarcıkların yuvalarından geçerek buhar ve sıvı fazlar arasında bir temas yüzeyi ve bu yüzeyde ısı ve kütle transfer işlemlerinin gerçekleşmesini sağlar. Buhar sıvıdan daha yüksek bir sıcaklığa sahip olduğundan, sıvı fazla etkileşime girdiğinde buhar soğur ve sıvı faza katılan oldukça uçucu bir bileşen kısmen yoğunlaşır. Böylece uçucu olmayan bir bileşenle zenginleştirilir ve buhardaki oldukça uçucu bir bileşenin içeriği artar.

Şekil 4.

3. Valf plakaları.

Kapak ve elek arasında orta pozisyonda bulunurlar. Valf diskleri, kendi kendini düzenleme olanağı nedeniyle önemli yük aralıklarında yüksek verimlilik göstermiştir. Yüke bağlı olarak valf dikey olarak hareket ederek buharın geçişi için açık kesit alanını değiştirir ve maksimum bölüm kaldırma sınırlama cihazının yüksekliğine göre belirlenir (Şekil 5). Buhar deliklerinin canlı kesit alanı kolon kesit alanının %10-15'i kadardır. Buhar hızı 1,2 m/s'ye ulaşır. Vanalar, üst veya alt kaldırma sınırlayıcılı, yuvarlak veya dikdörtgen plakalar şeklinde üretilmektedir. S şeklindeki elemanlardan monte edilen tepsiler, buharın ve sıvının tek yönde hareketini sağlayarak plaka üzerindeki sıvı konsantrasyonunun eşitlenmesine yardımcı olur. Plakanın canlı kesit alanı kolon kesit alanının %12-20'sidir. Kutu şeklinde enine kesit eleman, 4,5 m'ye kadar çapa sahip sütunlarda ara destekler olmadan bir destek halkasına monte edilmesine olanak tanıyan önemli bir sertlik oluşturur.

Valf plakalarının çalışma prensibi, plakadaki deliğin üzerinde serbestçe uzanan, gaz akışında bir değişiklik olan, ağırlığıyla birlikte serbestçe uzanan yuvarlak bir valfin, valf ile düzlemi arasındaki boşluk alanının boyutunu otomatik olarak düzenlemesidir. Gazın geçişi için plaka ve böylece kabarcık katmanından akarken sabit bir gaz hızı sağlar.

Şekil 5. a, b - yuvarlak başlıklı; c, plaka valfli; g - balast; 1 - valf; 2 - braket sınırlayıcı; 3 - balast.

Aynı zamanda kolondaki gaz hızının artmasıyla valf plakasının hidrolik direnci bir miktar artar. Valf kaldırma yüksekliği, sınırlayıcı braketin yüksekliği ile sınırlıdır ve genellikle 8 mm'yi aşmaz.

Valf disklerinin avantajları: Nispeten yüksek gaz çıkışı ve hidrodinamik kararlılık, çok çeşitli gaz yüklerinde sabit yüksek verimlilik.

4. Kademeli Venturi plakaları

Buhar akışının yönü yatay olacak şekilde bükülmüş ayrı tabakalardan monte edilirler. Buhar geçiş kanalları, buhar enerjisi kullanımını maksimuma çıkaran ve hidrolik direnci azaltan Venturi tüp kesit profiline sahiptir. Buhar ve sıvı akışları tek yöne yönlendirilir, bu da iyi bir karışım ve faz teması sağlar. Kapaklı tepsilerle karşılaştırıldığında buhar hızı iki kattan fazla artırılabilir. Tasarım esnektir ve sıvının sızmasına ve dolayısıyla verimliliğin düşmesine izin vermez. Düşük tutma kapasitesi (kapak plakasına kıyasla %30-40), ısıya duyarlı sıvıların işlenmesinde değerli bir özelliktir. Plakalar arasındaki mesafe 450-900 mm aralığında seçilir. Kaskad tepsiler, sağlanması gereken kurulumlarda başarıyla kullanılmaktadır. yüksek hızlar buhar ve sıvı.

5. Tel plakalar

Dikdörtgen yuvalı damgalı levhalardan yapılır veya şeritlerden birleştirilirler. gereklilik destekleyici yapı metalin kalınlığına ve kolonun çapına göre belirlenir. Plakalar arasındaki mesafe genellikle 300-450 mm'dir. Maksimum yüklerde kapak plakalarına kıyasla daha iyi performans.

6. Dalgalı plakalar

Sinüs dalgaları şeklinde 2,5-3 mm kalınlığındaki delikli saclardan damgalanarak yapılırlar. Yapının sertliği ince metal kullanımına izin verir. Bitişik plakalardaki dalgaların yönü diktir. Dalgaların derinliği işlenen sıvıya bağlı olarak seçilir. Sıvının türbülansının daha fazla olması nedeniyle dalgalı plakanın verimliliği daha yüksektir. Ve tıkanma riski düz plakaya göre daha azdır. Dalga boyutları artan tasarım sıvı yüküyle birlikte artar. Dalga yüksekliğinin uzunluğuna oranı 0,2-0,4 aralığında seçilir. Kolondaki plakalar birbirinden 400-600 mm mesafede bulunur.

PAKETLENMİŞ KOLONLAR

Dolgulu kolonlar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Faz temas yüzeyini arttırmak ve sıvı ve buhar fazlarının karışımını yoğunlaştırmak için belirli büyüklükte parçalar halinde veya örneğin halka, top şeklinde paketlenmiş gövdeler şeklinde inert malzemelerle doldurulmuş silindirik cihazlardır (Şekil 6). ).

Düzensiz meme. Düzensiz paketleme, basınç altında veya sığ vakum koşullarında meydana gelen kütle transfer proseslerinde kullanılır. Bu nozulun bir takım avantajları vardır; bunlardan biri, malzeme seçme probleminin neredeyse yokluğudur. Meme metallerden, polimerlerden ve seramikten yapılabilir.

Topak nozulu. Parça ambalaj olarak kırılmış kayaçlar (kuvars, andezit, kok) kullanılır. Topak nozulunun boyutları rastgele dolguyla 25-100 mm'dir. Nozulun avantajları şunlardır: düşük maliyet, kimyasal direnç. Dezavantajları: küçük spesifik yüzey alanı, küçük serbest hacim.

Halka nozul. En yaygın halka bağlantı türü Raschig halkasıdır. Seramik, porselen, plastik, metal ve karbon-grafit kütlelerinden yapılırlar. Halkaların çapı 25-150 mm'dir. Çapı 50 mm'ye kadar olan halkalar toplu olarak yüklenir. Büyük çaplar için halkalar sıralar halinde döşenir.

Başka halka ataşmanları da var: basit ve çapraz şekilli bölmeli, delikli duvarlı halkalar vb.

Raschig nozulunun maliyeti düşüktür, ancak etkisizdir. Kütle transferinin verimliliğini arttırmak için halka salmastrası delikli ve iç bölümler- Pall halkaları ve modifikasyonları. Delikli silindirik parçaya ve iç bölmelere sahip halka nozul, "Kaskad-mini halka" nozulu içerir.

Eyer nozulu. Geniş bir spesifik yüzey alanına (halka şeklinde olandan %25 daha fazla) ve geniş bir serbest hacme sahiptir. Böyle bir nozül esas olarak 37x37 mm ve 50x50 mm boyutlarında seramik ve plastikten yapılmış Intalox eyerleri ve Berl eyerleri şeklinde üretilir. Eyer şeklindeki nozullar arasında özel bir yer, oldukça verimli olan Intalox metal nozul tarafından işgal edilir.

Düzenli nozul. Doğru şekilde yerleştirilmiş bir salmastra, düzensiz salmastradan daha düşük hidrolik dirençle farklılık gösterir ve bu nedenle özellikle vakumlu düzeltme işlemleri için uygundur. Dezavantajları sulama tekdüzeliğine karşı yüksek hassasiyetlerini içerir.

En basit düzenli nozul - paralel düzlem - genellikle düz dikeyden monte edilen paketlerden oluşur. metal tabaklar 0,4-1,2 mm kalınlığında, 10-20 mm'lik aynı boşluğa paralel olarak yerleştirilmiştir. Plaka paketinin yüksekliği 400-1000 mm'dir. Dış çap paket kolonun iç çapına karşılık gelir. Kolondaki sıvı dağılımının homojenliğini arttırmak için paketler karşılıklı olarak 45-900 açıyla döndürülerek üst üste yerleştirilir. Bu nozulun dezavantajları: yüksek metal tüketimi, sıvının zayıf yeniden dağıtımı, nispeten düşük verimlilik.

Şekil 6.

DÜZELTME BİRİMLERİNİN ŞEMALARI

Periyodik (adım) eylemin bir damıtma sütunu Şekil 7'de gösterilmektedir.

Şekil 7. 1.Küp; 2 Damıtma sütunu; 3Flegmator; 4 Buzdolabı; 5 Işıkların sınıflandırılması.

Küp aynı anda iki işlevi yerine getirir: arındırma işlemine tabi tutulan alkol için bir kap görevi görür ve bir alkol buharı dönüştürücüsü olarak hizmet eder.

Şekilde sürekli bir damıtma kolonu gösterilmektedir.

2. Şekil 8'de sürekli bir damıtma sütunu gösterilmektedir.

Şekil 8.1 Kolonun tepesi; 2 Kolonun alt kısmı; 3 Küp; 4 Deflegmatör; 5 Reflü soğutucusu; 6 Buzdolabı; 8 Bitmiş ürünün çıktısı.

Damıtma sütunları da dolu ve eksik olarak bölünmüştür.

Tamamlanmamış sütunlar iki türe ayrılır:

· Lehimleme (distilasyon) kolonları aşağıdaki kurallara göre çalışır: aşağıdaki prensibe göre: Güç üst plakaya buhar şeklinde beslenir ve küpten neredeyse saf su çıkar. Alkolle zenginleştirilmiş buhar üst kısımdan dışarı atılır. Böyle bir sütuna bir geri akış kondansatörü monte edilmemiştir, bu nedenle buhar fazı buzdolabında yoğunlaşır.
· Alkol (konsantrasyon) kolonlarında küp içerisine (alt plakanın altına) buhar verilir. Üst kısımdan alkol alınır, alt kısımdan geri kalan kısım suyla zenginleştirilir. Bu tür sütunlara monte edilen deflegmatör, sıvı sağlama işlevini yerine getirir.

Alkol (konsantrasyon) kolonları saf su üretecek şekilde tasarlanmamıştır ve püre (distilasyon) kolonunda saf alkol elde etmek mümkün değildir.

Sütunun tamamı püre ve alkolün kolektif bir versiyonudur. Bu tip bir alt (kapsamlı) ve üst (konsantrasyon) kısımdan oluşur. Üst damıtma kısmına yiyecekler orta kısımdan gelir. Dolu sütunlarda, karışımın her iki bileşeninin de ayrıştırılması mümkündür, ancak buna yalnızca karışımın iki parçadan oluşması durumunda izin verilir. Püreyi (çok bileşenli karışım) ayırmak için seri halinde monte edilen birkaç sütun değiştirilir. Her sütun, karışımı bir veya daha fazla bileşenden oluşan bir damıtma ürününe ve bir kalıntıya (uçucu olması zor bir karışım) ayırır.

TAM SÜTUN

Şekil 9. Damıtma kolonlarının şematik diyagramları: a - tamamlandı; b - eksik damıtma; c - eksik konsantrasyon

Tam bir damıtma sütunu 1'de, ayrılmış ikili (iki bileşenli) karışımın her iki bileşenini de neredeyse saf biçimde elde etmek mümkündür. Tamamlanmamış bir sıyırma kolonunda, neredeyse saf, oldukça uçucu bir bileşen alt kısımdan çıkarılır ve oldukça uçucu bir bileşenle bir şekilde zenginleştirilmiş buhar üst kısımdan çıkarılır. Tamamlanmamış konsantrasyon sütununun üst kısmından neredeyse saf, oldukça uçucu bir bileşen çıkarılır ve alt kısımdan, yüksek derecede uçucu bileşen açısından bir miktar zenginleştirilmiş S kalıntısı çıkarılır.

DISTILASYON ÜNİTELERİ

Şekil 10.

Alkol endüstrisinde iki tip damıtma tesisi kullanılmaktadır: tek sütunlu ve çift sütunlu. Tek sütunlu bir kurulumda, geri akış kondansatöründe (4) önceden ısıtılan püre, sütunun (1) üst plakasına girer. Sütunun alt kısmına, ısıtma buharının alttan sağlandığı püre adı verilir. İtibaren püre sütunu su-alkol buharları alkol kolonunun 2 alt kısmına gönderilir; Çiftlerin güçlendiği yer burasıdır. 2. sütundan, güçlendirilmiş çiftler geri akış kondansatörü 4'ün halkasına girer.

Buhar yoğunlaştıkça geri akış kondenser borularında akan püreye ısı verir. Su-alkol buharının yoğunlaşması, geri akış formunda sütun 2'ye geri gönderilir. Yoğunlaşmayan buharlar buzdolabına (5) gönderilir ve burada yoğunlaşarak ham alkol oluştururlar. Ham alkol sadece su ve alkolü değil aynı zamanda püreyi oluşturan diğer uçucu ürünleri de içerir. Bragorektifikasyon tesisleri doğrudan, yarı doğrudan ve dolaylı eylemlerle gelir.

1. DOĞRUDAN EYLEM

Şekil 11.

Tesis, konsantrasyon kısmı 4 olan bir epurasyon kolonu 3 ve geri akış kondansatörleri 5 ve 7'nin yanı sıra kondansatörler 6 ve 8'i içeren bir damıtma kolonu 9'dan oluşur. Püre, püre kolonuna 1 girer. Burada püre ayrılır. etanol, kuyruk safsızlıkları ve baş ve ara safsızlıkların kalıntıları. Ezme sütunundan (1) gelen buharın büyük bir kısmı damıtma sütununa (9) gönderilir. Ezme sütunundan (1) gelen buharın bir kısmı, onu ısıtmak için elüsyon sütununa (3) girer. Bu amaçla, bir kısma valfi ile donatılmış boru 2 kullanılır. Elüsyon kolonuna giren buhar miktarı bir kısma valfı tarafından kontrol edilir. Kuyruk ve ara ürünler ile baş ürünlerin kalıntıları bir damıtma kolonunda toplanır. Redresör, damıtma kolonunun üst plakalarından birinden sıvı halde çıkarılır.

2. YARI DOĞRUDAN EYLEM

Şekil 12.

Yarı direkt kurulumda püre, ön buharlaşmaya uğramadan doğrudan püre sütunu 1'e girer. Bu sütunda alkol ve tüm yabancı maddeler açığa çıkar. Buharlar, tuzak ayırıcıdan (3) bir konsantrasyon kısmı (4), bir geri akış yoğunlaştırıcısı (5) ve bir yoğunlaştırıcı (6) ile elüsyon sütununa (2) yönlendirilir; burada ana yabancı maddeler onlardan ayrılır.

Kuyruk ve ara safsızlıkları (epurat) içeren kafa safsızlıklarından saflaştırılan alkol, bir geri akış kondansatörü (8) ve bir kondansatör (7) ile donatılmış bir arıtma kolonuna (9) sıvı formda girer. Rektifiye alkol, fuzel yağı ve ara ürünlerin seçimi doğrudan cihazlarda olduğu gibi gerçekleştirilir.

3. DOLAYLI EYLEM

Şekil 13.

Püre kolonundan (7) yükselen su-alkol buharları, geri akış yoğunlaştırıcısında (2) ve yoğunlaştırıcıda (3) tamamen yoğunlaştırılır, ardından sıvı halde geri akış yoğunlaştırıcısı (5) ve yoğunlaştırıcı (6) ile epurasyon kolonuna (4) gönderilir.

Epirat, bir geri akış yoğunlaştırıcısı (8) ve bir yoğunlaştırıcısı (7) ile donatılmış bir damıtma sütununa (9) gönderilir; burada ara ürünler, fuzel yağı ve rektifiye alkol ayrılır. Bu kurulum yüksek performans göstergeleri nedeniyle standart olarak kabul edilmektedir.

PRATİK BÖLÜM.

Basit ikili karışımları ayırmak için, genellikle az sayıda cihaz tepsisine sahip (genellikle ondan fazla olmayan) basit bir sütun kullanılır; çok bileşenli ve sürekli karışımları (yağ, geniş benzin fraksiyonları) ayırmak için, her biri ayrı ayrı olmak üzere bir sütun sistemi gerekir. bu, içine giren karışımı karşılık gelen bileşenlere (fraksiyonlara) ayırır. Bu sütunların her birindeki plaka sayısı birkaç düzineye ulaşabilir.

Düzeltme işleminin ana çalışma parametreleri sistemdeki basınç ve sıcaklık, sıvı ve buhar akışlarının oranı (geri akış oranı) ve temas aşamalarının sayısıdır.

Tepsiler genellikle büyük damıtma kolonlarında temas elemanları olarak kullanılır. Sütunda bulunan bu tür plakaların her birine fiziksel plaka adı verilir. Böyle bir plakanın amacı, diğer herhangi bir temas cihazı gibi, sıvı ve buhar fazlarının en yakın temasını sağlayarak aralarında bir denge durumuna ulaşmayı en üst düzeye çıkarmaktır. Plakalar aşağıdaki gibi çalışır. Gelişmiş bir yüzeye sahip kabarcıklar şeklindeki buhar, plaka üzerinde bulunan balgam tabakasından geçer. Bu “kabarcıklanma” sonucunda sıvı ve buhar fazları arasındaki ısı ve kütle transferi yoğunlaşır. Plakaların tasarımları çeşitlidir, bazıları standarttır. Tepsi tipinin seçimi, karışımın türüne, kolonun verimliliğine, düzeltme derecesi gereksinimlerine, ayrılan bileşenlerin (fraksiyonlara) kalitesine vb. Göre belirlenir. Kural olarak tepsi kolonları kullanılır, büyük ölçekli üretimde.

Düzeltme işlemini gerçekleştirmek için cihazlar kullanılır çeşitli tasarımlarçoğunlukla sütunlu tiptedir. Temas cihazlarının türüne bağlı olarak paketleme, disk ve film cihazları arasında ayrım yapılır. Belirli cihazların uygulama kapsamı, ayrılan karışımların özellikleri, üretkenlik vb. ile belirlenir.

Pirinç. 6.9.1. Ana tiplerin sütun aparatı:

a - meme; b - disk şeklinde; c - film; 1 - cihazın gövdesi; 2 - distribütör; 3 - kısıtlayıcı ızgara; 4 - meme; 5 - destek ızgarası; 6 - plaka; 7 - aktarım cihazı; 8 - temas yüzeyi.

Pirinç. 6.9.2. Temas bölgesindeki buhar ve sıvının temel akış modelleri:

a - karşı akış; b - ileri akış; c - çapraz akım.

Temas eden sıvı ve buhar akışlarının göreceli hareketini organize etme yöntemine göre, karşı akım, eş akım ve çapraz akış fazı hareketine sahip temas cihazları ayırt edilir (Şekil 6.9.2). Bireysel bir kontak cihazı (temas aşaması) içindeki akış düzenine bakılmaksızın, kural olarak, bir bütün olarak aparat boyunca buhar ve sıvının karşıt akışı vardır.

Paketlenmiş Sütunlar kolonda az miktarda sıvı tutulmasının, küçük bir basınç düşüşünün ve ayrıca küçük ölçekli üretimin sağlanmasının gerekli olduğu durumlarda uygulama bulmuştur. Büyük çaplı kolonlarda oldukça etkili olduğu ortaya çıkan salmastra türleri (Soluk halkaları, genişletilmiş metal, ağlar vb.) oluşturuldu.

Ana nozul türleri. Salmastralar, kolon gövdesine toplu olarak yüklenen veya belirli bir şekilde yerleştirilen çeşitli şekillerdeki katı gövdelerdir. Nozulların geliştirilmiş yüzeyi, buhar ve sıvı arasında önemli bir temas yüzeyi sağlar. Ana tipleri Şekil 2'de gösterilen paketlenmiş gövdelerin birçok tasarım modifikasyonu bilinmektedir. 6.9.3.

Raschig halkaları çeşitli malzemeler Bu da pratik kullanımlarının çok yönlülüğünü sağlar. Ancak Raschig halkaları nispeten düşük performansa ve nispeten yüksek dirence sahiptir. İkincisi, bunların vakum prosesleri için kullanımını sınırlar. Oluşturulan Raschig halkalarının çeşitli modifikasyonları - Pall halkaları, Borad halkaları ve diğerleri, Raschig halkalarından daha iyi performans özellikleri elde etmeyi mümkün kıldı.

Pirinç. 6.9.3. Düzensiz nozulların elemanları:

1-4 – Raschig, Lessing, Pall halkaları ve haç biçiminde bölmelere sahip halkalar; 5, 6 – yuvarlak ve üçgen yaylar; 7, 9 – seramik ve damgalı metal Intallox nozullar; 8 – Berl nozulu

Düşük hidrolik dirence sahip nozullar oluşturma ihtiyacı nedeniyle, paketlenmiş gövdelerin, blok nozüllerin ve çeşitli tasarımlardaki ağlardan nozüllerin düzenli olarak döşenmesi için çeşitli seçenekler geliştirilmiştir.

Düzenli olanlar, kolonun hacmindeki elemanların düzeni belirli bir geometrik düzene tabi olan ve elemanların geçişi için düzenli kanallar oluşturan nozülleri içerir. Bu tür eklentilerin örnekleri Şekil 6.9.4'te gösterilmektedir.

Düzlem paralel bir nozulun elemanları 1 tahtalardan, camdan, metal plakalardan veya ağdan yapılabilir.

Sulzer eki 2 Birbirini takip eden oluklu ağ veya delikli metal levha katmanlarından oluşur ve bitişik katmanlardaki oluklar ters yönde döndürülür.

Goodlow nozulu 3 (bazen Panchenkov nozulu olarak da adlandırılır) katlanmış bir örgü çorap spiralidir. Bu tür bükülmüş paketler bir sütunda katmanlar halinde istiflenir. Buhar akışı, ağ katmanları arasındaki çatlaklardan içlerinden geçer.

Eğimli paket nozulu 4 Birbirine 45-60° açıyla (veya dikey olarak) monte edilen, içlerine dizilmiş çorap ağı katmanlarından yapılmış dikdörtgen torbalardır.

Pirinç. 6.9.4. Düzenli ekler:

1 – paralel düzlem; 2 – Sulzer; 3 – Günaydın; 4 – eğimli kesitli parti

Nozulların ana boyutsal özellikleri spesifik yüzey alanı ve serbest hacimdir. Memenin spesifik yüzeyi altında F Cihazın birim hacmi başına tüm paketlenmiş gövdelerin toplam yüzeyini anlayın. SI birimi m3/m3'tür. Nozulun spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa verimliliği de o kadar yüksek olur, ancak hidrolik direnç o kadar büyük olur ve üretkenlik düşer.

Memenin (e) serbest hacmi, aparatın bir birim hacmindeki meme gövdeleri arasındaki boşlukların toplam hacmi olarak anlaşılmaktadır. SI birimi m3/m3'tür. Nozulun serbest hacmi ne kadar büyük olursa, performansı o kadar yüksek olur, direnç ve verimlilik o kadar az olur. Paketlenmiş gövdelerin boyutu arttıkça verimlilik artar ancak aynı zamanda ayırma verimliliği azalır.

Pirinç. 6.9.5. Sıvı distribütörleri:

7 – delikli plaka; 2 – borulu plaka; 3 – eğimli jet reflektörlü plaka; 4 – basınçlı ana likör püskürtücü

Sıvının kolonun duvarlarına yayılmasını önlemek için, salmastra 1,5 ila 3 m yüksekliğinde ayrı katmanlar halinde kolona yüklenir, salmastranın katmanları arasına çeşitli tasarımlarda dağıtıcılar yerleştirilir (Şekil 6.9.5). ).

Nozul, destekleyici dağıtım ızgaraları ve plakaları üzerine yerleştirilir. Bu tür cihazların serbest kesiti mümkün olduğu kadar büyük olmalı ve memenin serbest hacminin değerine yaklaşmalıdır. Nozulun etkili bir şekilde çalışması için nozul elemanının yüzeyinin sıvı tarafından iyice ıslatılması gerekir.

Paketlenmiş Kolon Hidroliği. Kolonun buhar ve sıvı yüklerine bağlı olarak aralarındaki etkileşimin doğası değişir ve bu, dolgulu kolondaki maksimum buhar hızını belirler. Buhar ve sıvı yüklerinin belirli değerlerinde, nozülde tutulan sıvı miktarı ve nozül tabakasının hidrolik direnci keskin bir şekilde artar. Bu moda sütun taşması denir ve kararlı çalışmasının üst sınırı olarak kabul edilir.

Disk sütunları. Tepsi kolonlarında buhar (veya gaz), tepsi üzerindeki sıvı tabakasından geçer. Bu durumda buhar, sıvı içinde yüksek hızda hareket eden küçük kabarcıklara ve jetlere bölünür. Köpük adı verilen bir gaz-sıvı sistemi oluşur. İş çanak sütunşekilde gösterilmiştir.

Pirinç. 6.9.7. Ana damıtma plakaları türleri:

I – kafes hatası; II – ağ hatası; III – elek çapraz akışı; IV - kapak (a, b, c - kapsül, tünel ve yivli kapaklar); V - S şeklindeki elemanlardan; VI - valf (a, b, c, d); VII – jet (a, b); VIII - girdap (girdap elemanının yapısı); 1 – sütun gövdesi; 2 – plakanın kanvası (tabanı); 3 - buharların geçişi için delikler; 4 – taşma boruları; 5 – drenaj bölümü cepleri; 6 – drenaj plakaları (bölmeler); 7 – buhar boruları; 8 – büyük harfler; 9 – vanalar; 10 – valf kaldırma sınırlayıcıları; Plaka kumaşının 11, 12 şeklindeki kıvrımları; 13 – girdap elemanının kesikleri; 14 – reflektörler (p ve g – buhar ve sıvının hareket yönleri)

Damıtma plakalarının ana tasarımları şematik olarak Şekil 1'de gösterilmektedir. 6.9.7.

Bunlardan en basiti kafes arıza plakası(Şekil 6.9.7, BEN), tuvali geometrik olarak sıralanmış yarık sıralarına (yaklaşık 10 x 150 mm boyutlarında) sahip olan, içinden buharın yukarı doğru geçtiği, plaka üzerindeki bir sıvı tabakasından kabarcıklar halinde çıktığı ve fazla sıvının bir kısmının içinden aktığı (düştüğü) alttaki plakaya doğru akar.

Böyle bir plaka, sıvı yükündeki değişikliklere karşı çok hassastır; hesaplanan yükten% 20-30 oranında plakanın kanvas üzerinde bir sıvı katmanını boğabileceği veya tutamayabileceği değişikliklerle. Yük çiftler arasında dalgalandığında da aynı etki meydana gelecektir.

Delik dalga plakası(Şekil 6.9.7, II) geliştirilmiş bir kafestir. Kanvasında çatlak yoktur, ancak 10-15 mm çapında delikler vardır. Kanvasın kesit profili sinüzoidaldir. Bu, buharın tercihli geçiş bölgelerini (plakanın üst kıvrımları) ve sıvı drenajını (plakanın alt kıvrımları) ayırmanıza olanak tanır. Plaka üzerindeki sıvı tabakası üst kıvrımların üzerinde tutulur, böylece buhar bu tabakanın içinden kabarcıklar halinde çıkar. Tepsi küçük çaplı kolonlar için tasarlanmış olup, benzin stabilizasyon kolonlarında ve hidrokarbon gazı ayırma kolonlarında kullanılmaktadır.

Her iki plaka ( BEN Ve II incirde. 6.9.7.) arızalardır ve bu tür plakalara sahip kolon, buhar ve sıvının ters akış modunda çalışır. Şekil 2'de gösterilenlerin geri kalanı. 6.9.7 plakalar çapraz akışlıdır; üzerlerindeki sıvı buhar akışına doğru değil, dik veya düz bir çizgiye yakın bir açıyla hareket eder.

Sıvı yükünün büyüklüğüne bağlı olarak plakadan plakaya akışı bir, iki veya daha fazla akışta gerçekleştirilir (Şekil 6.9.8).

Pirinç. 6.9.8. Taşma cihazlı tepsilerdeki sıvı akış şemaları:

a – tek akışlı; b – iki akışlı; c – üç akışlı; g – dört akışlı; d – sıvının dairesel hareketi ile; e - sıvının bitişik plakalar üzerinde tek yönlü hareketi ile; g, h – kademeli tip; ve - hilal şeklinde bir drenaj bölmesiyle.

Bu tip plakaların en basiti elek (delik) çapraz akış plakası. Kanvasında, drenaj borularının bulunduğu iki zıt bölüm hariç, tüm alan boyunca 4 - 12 mm çapında delikler bulunur. Bu borular plaka yüzeyinin üzerinde 20-40 mm yüksekliğe kadar kaldırılır (drenajın yüksekliği plaka üzerindeki kabarcıklı sıvı tabakasının yüksekliğidir) ve diğer (alt) uçları plaka yüzeyine ulaşmaz. 30–50 mm. Buhar akışının drenaj borusuna girmesini önlemek için alt ucu, plakanın delikli kısmının önünde bir destek çubuğu tarafından oluşturulan, yüksekliği 50 mm'yi geçmeyen bir sıvı tabakasına daldırılır. Ortaya çıkan su contası, buharın drenaj borusuna girmesini önler. Taşma cihazı sadece drenaj boruları şeklinde değil aynı zamanda bölümlü bir bölme şeklinde de olabilir. (IV, pirinç. 6.9.7), sıvının bir plakadan diğerine döküldüğü buhar boşluğundan segmental bir hacmi keser.

İÇİNDE drenaj boruları(veya segment) sıvı seviyesi genellikle alttaki plaka üzerindeki seviyeden, plakanın hidrolik direncini dengeleyecek bir miktarda daha yüksektir. Bu nedenle plakalar arasındaki mesafe, boşaltma cihazındaki bu sıvı sütunundan daha az olamaz.

Öte yandan, plakalar arasındaki mesafe (plaka aralığı) aslında aşağıdaki faktörler dikkate alınarak ayarlanır:

· kabarcıklı katmandan çıkan buhar akışından sıvı sıçramalarının ayrılması ve buna bağlı olarak üstteki plakaya sıvı sürüklenmesinin azaltılması;

· Plakaların onarımı ve muayenesi sırasında plakalar arası boşluğa insanların erişme imkanı.

Bu koşullara dayanarak düzenleyici belgeler Plaka adımı kolon çapına bağlı olarak 300 ila 900 mm arasında ayarlanır.

Elek plakaları (bkz. Şekil 6.9.7, III) küçük çaplı kolonlarda kullanılır (2,0-2,5 m'ye kadar). Şu anda, tuvali genişletilmiş metalden yapılmış olan elek plakalarının çeşitleri sıklıkla kullanılmaktadır. Böyle bir kanvasın içinden geçen buhar akışı dikeyden sapar ve kabarcık katmanının çıkışında yataya 40-60°'lik bir açıyla yönlendirilir. Kabarcıklı katmandan çıkan buharın yolu boyunca plakanın çalışmasını yoğunlaştırmak için, aynı genişletilmiş tabakadan yapılmış çamurluk elemanları eğik olarak monte edilir. Bu elementlere çarpıldığında buhar-sıvı karışımı ayrılır: sıvı, bir film gibi elementin aşağısından kabarcıklanma bölgesine akar ve buharlar çatlaklardan plakalar arası boşluğa geçer. Bu tür plakalar çok düşük hidrolik dirence (0,1-0,2 kPa) sahiptir ve kütle transfer işlemlerinin oldukça yüksek verimliliğini sağlar.

Pirinç. 6.9.9 Genişletilmiş metalden yapılmış bir plakanın çalışma şeması:

1 – sütun gövdesi; 2 – drenaj cebinin duvarları; 3 – plaka bezi; 4 – genişletilmiş metalden yapılmış çamurluk elemanları

Bu tür plakaların (ve ayrıca elek plakasının diğer çeşitlerinin) dezavantajı, plaka kumaşındaki en ufak bir yatay olmama veya yerel çıkıntı veya çentiklerle tüm alan üzerinde eşit olmayan bir şekilde çalışmasıdır - sıvı alttaki noktalara düşer, ve buhar üstteki noktalardan kabarcıklanmadan dışarı çıkar. Bunun sonucunda plakanın verimliliği azalır.

Kullanım süresi bakımından en eski ve halen yaygınlığı devam eden levha türlerinden biri kap plakası(bkz. Şekil 6.9.7, IV) yuvarlak (kapsül) kapaklı. Öncekilerden farkı, her delikte buharların geçişi için bir boru bulunmasıdır. 7 kapağın sabitlendiği belirli bir yükseklik 8 tüm alt kenarı boyunca buharın geçişi için yuvalar ile. Böyle bir cihaz, bir buhar akımının, düzlemine paralel bir plaka üzerindeki bir sıvı tabakasına verilmesine ve birçok küçük jete bölünmesine olanak tanır. Ek olarak, bitişik kapaklardan gelen karşı jetler çarpışır ve kapaklar arası bölgede türbülans oluşturarak tepsi verimliliğinin artmasına neden olur. Aslında çoğu durumda ortalama verimlilik Uygulamada, böyle bir plakanın en büyüğü olduğu ortaya çıkıyor - 0,6-0,8.

Kapak plakasında, kapakların tasarımına veya şekline göre farklılık gösteren çok sayıda değişiklik vardır. Bu modifikasyonlardan üçü Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.9.7 (IV, a; IV, b Ve IV, c).

Bunlardan ilki yukarıda anlatılan yuvarlak başlıklı tabaktır. Böyle bir plaka evrenseldir, gaz ayırma kolonlarından atmosferik ve vakum kolonlarına kadar çeşitli kolonlarda uygulama bulmuştur. İkincisinde, plakanın yüksek metal tüketimi ve imalat ve kurulumun karmaşıklığı nedeniyle nadiren kullanılır.

İkinci değişiklik (IV, b) – Bu, 1930-40'lı yıllarda Foster-Wheeler şirketinin (ABD) sütunlarında akaryakıtı yağ fraksiyonlarına ayırmak için kullanılan, döküm veya damgalı dikdörtgen (tünel) başlıklı bir plakadır.

1960-70'lerde, petrol rafinasyonunda kapaklı ve yivli plakaların yerine S şekilli elemanlardan iki yeni tip plaka geldi (V) ve valfli ( VI).

özgünlük S-şekilli plakalar kanvasının ve kapaklarının aynı elemanları (enine kesitte - S şeklinde bir profil) oluşturması, ancak her kapağın yalnızca bir tarafta buharın geçişi için yarıklara sahip olması, yani; plakanın birim kabarcıklanma alanı başına, ezilmiş jetlerin daha küçük (yivli bir plakaya kıyasla) "önü" tarafından sıvıya bir buhar akışı sağlanır. Yivli bir tepsinin aksine, bu tepsideki sıvı tünel kapakları boyunca hareket ederek onları sular altında bırakır.

S-şekilli elemanlardan yapılmış tepsiler, düşük metal tüketimi, üretim (damgalama) ve montaj kolaylığı nedeniyle vakumlu olanlar hariç (artan hidrolik direnç nedeniyle) tüm sütunlarda çok yaygındır ve yüksek verimlilik (ortalama verimlilik 0,4) ile birleştirilmiştir. –0.7).

S şeklindeki elemanlardan yapılan tepsilerin düşük verimliliği kısmen birim kabarcıklanma alanı başına ezilmiş buhar jetlerinin oranının düşük olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, kapakların üst düzlemi boyunca, 100-120 mm'lik bir adımla, sıvı hareketi yönünde açılan vanalar tarafından bloke edilen dikdörtgen kesitli deliklerin bulunduğu bu tip bir birleşik plaka ortaya çıktı. . Bu, kabarcıklanma etkisini arttırır, plakanın hidrolik direncini azaltır ve sonuç olarak verimliliğini arttırır.

Valf tepsileri(Şekil 6.9.7, VI) Cihazın prensibine göre delikli olanlara daha yakındırlar ancak onlardan farklı olarak deliklerin akış alanını buhar için ayarlamanıza izin verirler. Bunu yapmak için, her deliğin üzerinde (çapı 30 ila 50 mm arasında), basınç altındaki buhar miktarına bağlı olarak deliğin üzerine yükseltilen (veya döndürülen) ve böylece akış alanını değiştiren bir cihaz (valf) vardır. buhar.

Bununla birlikte, valflerin tasarımında farklılık gösteren birçok farklı valf diski tasarımı vardır.

İncirde. 6.9.7, VI En tipik 4 valf düzeni gösterilmektedir: a, b –üst kaldırma sınırlayıcılı valfler (A - dönüm, B - dikey olarak yükselen popet valfi); c, d – alt kaldırma sınırlayıcılı valfler - “bacaklar” (V- eşit yükseklikte üç bacaklı; G - farklı yükseklikte üç bacağı vardır: biri kısa, ikisi uzun). Aksaklık valfi (V) bacaklarının kıvrımları plakanın tuvaline dayanıncaya kadar buhar basıncı altında dikey olarak yükselir. Bu durumda buharların geçiş kesiti maksimum olacak ve buharların ve sıvıların hareketi kesinlikle çapraz akışlı olacaktır.

Pirinç. 6.9.10. Çapraz akış valfi plakasının kesiti ve çalışma şeması:

a, b, c - plakanın sırasıyla düşük (karşı akış), orta (çapraz akış) ve artan (ileri akış) yükündeki bölümün çiftler halinde yandan görünümü; d – vanaların üstten görünümü; e – valfin kısa bacağın yanından görünüşü; 7 – plaka bezi; 2 – vanalar için delikler; 3 – vanalar; 4 – kısa bacaklar; 5 – uzun bacaklar (oklar sıvı ve buharın hareket yönlerini gösterir)

Farklı ayaklara sahip bir valf (Şekil 6.9.10), başlangıçta kısa bacağın yanından gelen buhar akışıyla (böyle bir valfin ağırlık merkezi uzun bacaklara doğru kaydırıldığından) bıçağa dayanıncaya kadar kaldırılır. Bu pozisyonda (Şek. 6.9.10, A) buhar akışı, plakanın düzlemine, hareketli sıvı akışına doğru bir açıyla verilir; Plaka ters akım modunda çalışır. Buhar miktarında müteakip bir artışla, valf uzun bacakların yanından yükselir (daha doğrusu durma noktası - kısa bacak etrafında döner) ve valf ve plaka bıçağının düzlemleri paralel hale geldiğinde ( konum "B" incirde. 6.9.10), plaka, Glitch valfinde olduğu gibi, sıvı ve buharın çapraz akış modunda çalışır. Buhar miktarı artmaya devam ederse, valf durma noktası etrafında daha da döner ve sonunda üç bacağın tamamıyla bıçağa dayanır (" V"Şekil 6.9.10'da), buhar için daha büyük akış alanının sıvı akışı boyunca yerleştirildiği eğimli bir konum alır, yani plaka bu durumda doğrudan akış olarak çalışır.

Valf tepsileri bir dizi avantajı (düşük metal tüketimi, montaj kolaylığı, çok çeşitli buhar ve sıvı yüklerinde eşit kabarcıklanma vb.) bir araya getirerek 1970'lerden günümüze kadar en yaygın tepsi türü olmalarını sağlamıştır. . Bu tepsiler, gaz ayırmadan vakuma kadar hemen hemen her tür yağ arıtma kolonunda kullanılır.

Jet plakaları(Şekil 6.9.7, VII) Bunlar, çeşitli konfigürasyonlardaki deliklerin belirli bir açıyla bükülmüş yaprakları ile damgalandığı 3-5 mm kalınlığında bir tuvaldir. Bu tür plakaların en tipik çeşitleri şekilde gösterilmektedir: A - köşeleri yuvarlatılmış dikdörtgenler şeklinde bükülmüş yaprakları olan, B - tek yönde delikleri olan konik dışbükeylikler şeklinde (“hızlı kabin” gibi). Bu tür tepsilerde kabarcıklanma, sıvının tepsi boyunca hareketini yoğunlaştırmak için buhar akışının dinamik enerjisinin kullanıldığı çapraz-eş-akım modunda meydana gelir.

Jet tepsileri kolonun buhar akış yükünün oldukça yüksek olduğu durumlarda kullanılmak üzere tasarlanmış olduğundan gaz ayırma kolonlarında daha fazla kullanım alanı bulmuşlardır. Buharın sıvı katmana plaka düzlemine belli bir açıyla girmesi nedeniyle, sıvı damlacıklarının üstteki plaka üzerine sürüklenmesi çapraz akışlı plakalara göre önemli ölçüde daha düşüktür.

Girdap plakası(Şekil 6.9.7, VIII) – Plaka üzerinde buhar ve sıvının yoğun bir şekilde karıştırıldığı ve plakadan damlacıkların sürüklenmesinin azaltıldığı bir plaka örneği. Böyle bir plakanın tuvali üzerine, 100-120 mm çapında daireler halinde, radyal yönlerde bükülmüş yaprakları olan delikler damgalanmıştır. (VIII, a), ve bu dairelerin ortasında saplamalar üzerinde aynı çapta (100-120 mm) tampon kapları bulunur, alt kısmında 5-6 mm çapında 6-8 delik bulunur. Kanvas üzerindeki bu tür girdap elemanları, 140-180 mm aralıklı bir dama tahtası şeklinde düzenlenmiştir.

Plaka düzlemine 40-60° açıyla yarıklardan geçen buhar akışı, plaka yüzeyi boyunca akan sıvı ile bir karışım halinde döner ve kırıcı kaplara çarpan bu buhar-sıvı karışımı, bunların üzerinde ayrılır. . Buhar akışı plakalar arası boşluğa doğru ilerler ve sıvının ana kısmı kaplara düşer ve içlerindeki deliklerden tekrar girdap kabarcık tabakası bölgesine akar.

Pilot ölçekteki böyle bir plaka, düşük hidrolik direncin yanı sıra, vakumlu kolon tepsilerinin temel gerekliliklerini karşılayan yüksek kütle aktarım verimliliği gösterdi.

Dikkate alınan tüm plaka türleri için uygulama kapsamını ve çalışma verimliliğini belirleyen faktörler şunlardır:

· hidrolik direnç;

· Plaka alanı üzerinde kabarcıklanmanın tekdüzeliği ve yoğunluğu;

· plakanın normal şekilde çalıştığı buhar ve sıvı yükleri aralığı (sıvı arızası ve yoğun damlacık sürüklenmesi olmadan).

Kapaklı damıtma kolonu, öncelikle büyük içki fabrikalarında ve votka fabrikalarında ham alkol üretiminde kullanılan endüstriyel bir cihazdır. Herkes bunu amatör şartlarda kullanamaz, hele kendi elleriyle bile yapamaz.

Fabrika kap sütunu

Bunun nedeni yapısının çok karmaşık olması değil, üretiminin özel aletler veya yüksek beceri gerektirmesidir. Nitelikli herhangi bir tamirci veya temel el aletleriyle nasıl çalışılacağını bilen bir kişi, bir ev atölyesinde başlık sütununun yapımını gerçekleştirebilir. Başlık sütununun tüm bileşenleri bir mağazadan veya çevrimiçi olarak kolayca satın alınabilir. Herhangi bir garajda bulunan ekipmanı kullanarak bunları kendi ellerinizle monte etmek zor değildir. Belirli becerilerle sütunun birçok parçası bağımsız olarak yapılabilir.

Hala bir başlık sütunuyla donatılmış bir kaçak içkiyi kendi ellerinizle yapmaya karar verirseniz, cihazın boyutlarının burada çok önemli bir rol oynadığını unutmamalısınız. Oranları ihlal ederseniz, kapak tipi bir damıtma kolonu yerine, klasik tasarımlı bir aparattan bile daha kötü çalışan sıradan bir damıtma cihazı alacaksınız.

Başlık kolonunun çalışma prensibi

Çan başlıklı kolon, evaporatörden aşağıdan yükselen buhar ile yukarıdan aşağıya akan soğutulmuş geri akış arasındaki ısı ve kütle transferi prensibiyle çalışır. Kapaklar veya plakalar, ısıtılmış buhar ve sıvının temas alanını arttırmaya yarar. Buharın sıvıya dönüştüğü ve sıvının yeniden buharlaştığı noktaların sayısı plaka sayısına bağlıdır. Alkol içeren buhar sadece kolonun iç duvarlarında değil aynı zamanda plakaların yüzeyinde de yoğunlaşır. Dışbükey olarak yukarı bakan bir yarım küre şeklindedirler.

Dış yüzeyde yoğunlaşan geri akış, taşma deliklerinden aşağı doğru akar ve daha yüksek bir sıcaklığa kadar ısıtılan alt plakanın üzerine düşer. Alkol ve diğer düşük kaynama noktalı fraksiyonlar yeniden buharlaştırılır ve kaynama noktası daha yüksek olan sıvılar (fuzel yağları ve su), sulu bir çözelti halinde kaldıkları buharlaştırıcıya geri akar.

Alkol buharı 50 santimetre yüksekliğindeki bir sütundan geçtiğinde ve içine 8-10 kapak takıldığında, sıvıyı buhara ve geri dönüştürme işlemi en az 30-40 kez gerçekleşir. Bu miktara temizleme faktörü denir. İnternetten kolaylıkla satın alabileceğiniz endüstriyel olarak üretilen kapak kolonlarının özelliklerinde saflaştırma oranının 20 veya 50 olduğunu okursanız, bu, alkolün kat kat daha saf hale geldiği anlamına gelmez, sadece alkolün özelliklerini karakterize eder. teknolojik süreç.

Doğal olarak frekans ne kadar yüksek olursa alkolün kalitesi de o kadar iyi olur ve içerdiği yabancı maddeler de o kadar az olur. Kolonun çapının ve yüksekliğinin oranı en az 1 ila 8 olmalıdır; bunlar hem endüstriyel hem de amatör tesisler için en uygun boyutlardır. Sütunu yükselterek buhar alkolle zenginleştirilir ve içindeki yabancı maddeler uzaklaştırılır, güçlendirilir, bu nedenle bu tür sütunlara genellikle güçlendirme sütunları denir.

İşin özellikleri

Püreyi çan şeklindeki bir sütunda damıtacaksanız, damıtma işlemi sırasında kaçak içkinin yalnızca kuyruklarının kesildiğini hatırlamanız gerekir; kafaları çıkarmak için - metil alkol, aseton, eter ve aldehitler gerekir geleneksel bir damıtma cihazında olduğu gibi, fraksiyonel damıtma kullanın ve tahmini kafa sayısını seçin. Ham alkolü damıtıyorsanız, artık kafa seçimine gerek yoktur; bunlar birincil damıtma aşamasında çıkarılır.

Kapak kolonunda damıtma sıcaklık rejimini korumak çok kolaydır - üst termometredeki sıcaklık (kolonun çıkış borusunun yakınında) 72-75 santigrat derece olmalıdır. Yeniden damıtma sırasında sıcaklık 78 C'ye yükseltilebilir, elde edilen ham alkolün kalitesi çok fazla bozulmayacaktır.

Başlık kolonu imalatı

Yapılması en zor bileşenlerden biri olan çan şeklindeki plakalara sahipseniz, kendi ellerinizle çan şeklinde bir sütun yapmak zor değildir. Bunları internetteki ilgili web sitelerinden satın alabilirsiniz. Çoğu durumda plakalar Çin'den satılmaktadır. Ancak seçim yapmanıza gerek yok; ürün çok özel ve bunları yalnızca birkaç atölye üretiyor. Çalışma plakalarını kendiniz yapmak oldukça zor ama mümkün.

Bunu yapmak için, kolonun ana borusunun iç çapına eşit dairelerin kesildiği bakır veya paslanmaz çelik plakalara ihtiyacınız olacaktır. Sütunun kendisi camdan, bakırdan veya paslanmaz boru 8-10 mm çapında ve uzunluğu (yüksekliği) yaklaşık 75 cm olan birçok üretici tarafından sunulan cam sütunlar, kabarcıklanma sürecinin gözlemlenebilmesi nedeniyle popülerdir - bu oldukça muhteşem bir manzaradır. Ancak malzemenin kolonun performansı üzerinde çok az etkisi vardır.

Kesilen disklere 1-1,5 mm çapında 4 adet delik açılıp içlerine yaklaşık 1,5 cm yüksekliğinde bakır veya paslanmaz çelik borular yerleştirilerek buharın aşağıdan yukarıya doğru geçmesine hizmet ederler. Diskin kenarları boyunca iki delik açılır. Çapları yaklaşık 10 mm'dir. İçlerine tüpler de yerleştirilir, ancak yüksekliği daha küçüktür - 1,5-0,8 cm Tüplerin ve disklerin bağlantıları lehimlenir.

Sütun için bakır plakalar

Kapaklar orta tüplerin uçlarına diskin yüzeyine temas edecek şekilde yerleştirilir. Boruların üst kısmı, buharın kaçmasına izin vermek için çevre çevresinde 1-2 mm çapında deliklerle delinir. Ne kadar çok olursa o kadar iyi. Kapakların alt kenarları 0,5 cm yüksekliğe kadar kesilir, yan boruların kesiminin 2 mm altında olmalıdır.

Klasik yarım küre kapaklar yapmak zordur, bu yüzden onları koni şeklinde veya cam şeklinde yapabilirsiniz. Buhar borularına kendinden kılavuzlu vidalar veya kaplinlerle sabitlenebilirler. Plaka düzeneği bir çalışma elemanını temsil eder. Belirtilen yükseklikteki bir sütunda en az 5, maksimum - 8 olmalıdır.

Plakaların kolona yerleştirilmesini ve temizlik için çıkarılmasını kolaylaştırmak için 5-8 mm çapında bir pim üzerine yerleştirilir ve birbirlerine eşit mesafede somunlarla sabitlenir. Kolonun üst kenarı bir buhar hattıyla akış tipi bir buzdolabına bağlanır. Termometreler kolonun üstüne ve küpün üzerine monte edilir. Plaka düzeneğinin gövdeye takılmasını ve çıkarılmasını daha kolay hale getirmek için kolonun üst kısmı vidalı kapak şeklinde yapılmıştır. Buhar çıkış borusu diş seviyesinin 1-1,5 cm altına monte edilir.

Nasıl çalışır

Kapak sütununun nasıl oluşturulacağına ilişkin video:

Püreli küpten çıkan buhar yükselir ve ilk plakanın üzerindeki boşluğu buhar boruları aracılığıyla doldurur. Burada yoğunlaşır ve sıvı olarak yüzeyine yerleşir. Seviyesi kapaklardaki yuvalardan daha yükseğe çıktığında, buhar sıvıyı kırar ve kabarcıklanma olgusu nedeniyle kalan alkol buharını içinden çıkarır ve yükselerek başka bir plakaya girer. Orada süreç tekrarlanıyor.

Plakadaki balgam seviyesi dökme tüpünün kesiğinin üzerine çıktığında küpün içine doğru akar. Buhar yükseldikçe alkol bakımından zenginleşir ve son plakadan geçtikten sonra neredeyse tamamen yabancı maddelerden arındırılır.

Bir kapak damıtma kolonu, geleneksel kullanılarak elde edilen ay ışığının yeniden damıtılması sırasında en etkili şekilde çalışır. kaçak içki hala ancak birincil püre de damıtılabilir. Doğru, süreç oldukça yavaş ilerleyecek.

Rektifikasyon işleminin, aynı bileşenlerden oluşan, ancak farklı konsantrasyonlara sahip iki buhar ve sıvı akışını içermesi gerektiğinden, rektifikasyon koşullarını sağlamak için, ısı kolonun üst kısmından uzaklaştırılır ve alt kısımdan ısı sağlanır. Buharın bir kısmı kolonun üst kısmında yoğunlaştığında, plakadan plakaya akan bir sıvı akışı (geri akış, geri akış) oluşur. Kolonun tabanına ısı sağlanması, sıvının bir kısmının buharlaşmasını ve bir buhar akımının oluşmasını sağlar.

Pirinç. 6.3.1 Damıtma kolonunun çalışma şeması

2) Kısmi kapasitör

3) Soğuk buharlaştırmalı sulama

4) Buharlaşmayan dolaşımlı

sulama

1) Damıtma sütun diyagramı

5) Buhar alanıyla ön ısıtıcıya ısı beslemesi 6) Sıcak jetle ısı beslemesi

(kısmi kazan)

Kolonun hammaddelerin verildiği kısmına denir beslenme bölümü . Sütunun hammadde girişinin üzerinde bulunan kısmına denir. konsantrasyon veya güçlendirme , ve hammadde girişinin altında - damıtma veya ayrıntılı .

Ayrıca basit ve karmaşık sütunlar da vardır. Basit bir sütunda hammaddeler iki ürüne bölünür; karmaşık bir sütunda seçilen ürünlerin sayısı ikiden fazladır. Ek yan omuz askıları şeklinde sergilenebilirler.

6.4. DÜZELTME KOLONUNUN MALZEME ve ISI DENGELERİ

Bir damıtma kolonunun çalışması, akışlar ve karışımın her bir bileşeni arasındaki malzeme dengesi ile karakterize edilir. İkili (iki bileşenli) bir karışım için, genellikle düşük kaynama noktalı bileşen (LBC) için bir denge kurulur. Ana akışlar Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.3.1(1). Kolonun kararlı durum çalışma koşulları altında akış kütleleri değişmeden kalır ve kolonun tamamı için aşağıdaki malzeme dengesi denklemleri çizilebilir:

Nerede F, D Ve K- sırasıyla ham madde, damıtma ürünü ve kalıntı miktarı (kg).

Sütun akışları ve sütun ürünlerindeki karşılık gelen NCC konsantrasyonları birbiriyle ilişkilidir ve keyfi olarak ayarlanamaz.

Bir damıtma kolonunun çalışması, temas eden fazlar arasındaki enerji (ısı) değişimi ile ilişkilidir. Bu durumda kolona sağlanan ısının tamamı (hammaddelerle birlikte) QF ve sütunun altına Soru V) çıkarılmalıdır (ısı kayıpları dikkate alınmadan) çevre) düzeltilmiş çiftler halinde sütundan QD, sıvı kalıntısı QW ve kolonun üst kısmındaki soğutucu akışı Çeyrek.

Kolonun ısı dengesi şu şekilde yazılacaktır:

Diğer sabit ısı akışlarında, ham madde tarafından verilen ısı miktarındaki bir değişiklik, kolonun alt kısmına verilen ısı miktarında da buna karşılık gelen bir değişiklik gerektirir. Soru V: arttığında QF azaltılması gerekiyor Soru V ve tam tersi.

Isı akışları Sütunlar malzeme akışlarına ve ortaya çıkan ürünlerin kalitesine bağlı olmalıdır.

6.5. REFLÜ (BUHAR) ORANI

Düzeltme süreçlerini analiz etmek için kullanılması gelenekseldir. verildi faz akışları (Şekil 6.3.1). Haydi belirtelim

Nerede G Ve D– sütunun herhangi bir bölümündeki sıvı miktarı ve damıtılan madde miktarı.

Bu oran geri akış oranıdır; miktarı temsil eder kmol reflü bir başına sütuna geri döndü kmol geri çekilen damıtık.

Teorik plakaların sayısı geri akış oranına bağlıdır. Bir kolonda geri akış oranının belirli sınırlar içerisinde değiştirilmesi ve bunun sonucunda kolondaki tepsi sayısının değiştirilmesiyle belirli ürün kompozisyonları elde edilebilir.

Sonsuz sulama ile plaka sayısı minimum düzeyde olacaktır N dk.. Geri akış oranı azaldıkça kolondaki tepsi sayısı artar ve belirli bir minimum geri akış oranında Rmin karışımın belirli bir ayrımını sağlayan plakaların sayısı sonsuz sayıda artar.

Bu konuya pratik açıdan bakacak olursak kolondaki (sulama) sıvı miktarı azaldıkça distilat (buhar) miktarında artış gözlenir ve bunun sonucunda:

Onlar. azalma eğilimindedir Rmin

Bu durumda, buhar akışının yüksek kaynama noktalı bileşenlerle doygunluğu gözlemlenecektir, bu da teorik plaka sayısındaki azalmaya ilişkin teoriyi doğrulamaktadır.

Tipik olarak optimum performansı sağlayan bir geri akış oranı seçilir. Genel olarak geri akış oranı ekonomik hesaplamalarla belirlenir çünkü büyüme ile R sütun küpünde ve sütun yoğunlaştırıcısında ısı akışları (maliyetler) artışı: büyüme R sabit damıtma akışıyla D reflü akışının artması anlamına gelir. Bu nedenle artışla R soğutma suyu maliyetleri artar (ısı eşanjörleri, boru fırınları vb. üzerindeki yük)

6.6. BİR SÜTUNDA SULAMA OLUŞTURMANIN YOLLARI

Kolonun tepesinde bir geri akış akışı oluşturmak için, uygun miktarda buharın yoğunlaşması sağlanarak ısının uzaklaştırılması gerekir. Petrol ve gaz rafinaj endüstrisinde, ısının giderilmesi için aşağıdaki üç ana yöntem kullanılmıştır: kısmi yoğunlaştırıcı, soğuk buharlaşan sulama ve dolaşımlı buharlaşmayan sulama; diyagramları Şekil 2'de verilmiştir. 6.3.1 (2,3,4).

Kısmi bir yoğunlaştırıcıda ısının uzaklaştırılması (Şekil 6.3.1-2). Bu ısı giderme yöntemiyle buhar D kolonun üst plakasını terk ederek, bu buharların bir kısmının bulunduğu yoğunlaştırıcıya girin. G yoğunlaşır ve üst plakaya dönerek geri akış oluşturur ve damıtılmış buhar, yoğunlaştırıcıdan çıkarılır. Kısmi yoğuşmada damıtık buharın olduğu varsayılır. D ve balgam G Kısmi kondansatörden gelen akış dengededir, yani. kısmi bir kapasitör bir teorik plakaya eşdeğerdir.

Soğuk buharlaştırmalı sulamayla ısının uzaklaştırılması (Şekil 6.3.3-3). Bu ısı giderme yöntemi en yaygın olanıdır. Kısmi yoğuşmadan farklı olarak, üst plakadan gelen buhar akışı yoğuşturucuya yönlendirilir ve burada soğutularak tamamen yoğuşur. . Ortaya çıkan soğuk sıvı iki akışa bölünür ve bunlardan biri kolonun üst plakasına soğuk (veya keskin) sulama olarak sağlanır. Bu soğuk sıvı buharlarla temasa geçer D, alttaki plakadan yükseliyor. Buharlar soğur ve kısmen yoğunlaşarak kolonun tepesinden bir sıvı akışı (geri akış) oluşturur ve soğuk sulama çoğunlukla buharlaşarak rektifiye edilmiş buharları birleştirir. Böylece rektifiye edilmiş buharlar kondansatöre girer. D ve soğuk sulama G.

Soğuk sulama kütlesinin değiştirilmesi G, kondansatörde uzaklaştırılan ısı miktarını düzenleyebilirsiniz Tanrım ve böylece kolonun üst kısmındaki sıvı akışının (geri akış) kütlesini değiştirir, bu da tüm düzeltme sürecini etkiler. Sıcaklık ne kadar düşük olursa, gereken soğuk evaporatif sulama miktarı da o kadar düşük olur.

Dolaşımlı buharlaşmayan sulama yoluyla ısının uzaklaştırılması (Şekil 6.3.1-4). Bu tip sulama, petrol rafinasyonunda, su buharı içeren aşındırıcı hammaddelerin yoğuşma koşulları altında ekipmanın yoğun korozyonuna yol açması durumunda kullanılır. Sulama şemalarının karşılaştırılmasından kısmi yoğuşma ile bir benzerlik kurmak kolaydır.

Üst plakadan gelen balgamın bir kısmı buzdolabında soğutularak üst plakaya geri gönderilir. Burada soğuk sıvı buharla temasa geçer D, alttaki plakadan yükseliyor. Bu durumda, buharların bir kısmı soğuyup yoğunlaşarak bir geri akış akışı oluşturur ve buharlar düzeltilir. D sütundan ayrılıyorum. Böylece kolonun üst plakası kısmi kondansatör olarak çalışır ve rektifiye edilen buharlar dolaşımdaki sıvı ile dengede olur, yani. Sıcaklık ne kadar düşük olursa, buharlaşmayan dolaşımdaki sulama kütlesi de o kadar düşük olur.

Bir veya başka bir sulama planının seçimi, operasyonun özelliklerine, işlenmiş karışımın özelliklerine ve ekonomik hususlara göre belirlenir.

6.7. KOLONUN ALT KISMINA ISI BESLEME YÖNTEMLERİ

Bir buhar akışı oluşturmak için kolonun tabanına ısı sağlanmalıdır. Bu durumda balgamın bir kısmı buharlaşır ve rektifikasyon için gerekli buhar akışı yaratılır. Aşağıdaki ısı tedarik yöntemleri çoğunlukla uygulanır: buhar boşluğuna sahip bir ısıtıcıda (kısmi kazan), daha sonra kolonun dibinde ısıtılmış akışın ışınlanmasıyla (sıcak jet) bir ısı eşanjöründe. Kolona ısı sağlamanın ana yöntemlerinin şemaları Şekil 2'de verilmiştir. 6.3.1 (5.6).

Damıtma kolonlarının alt kısmının yetersiz hacmi nedeniyle, ısı genellikle özel uzak cihazlara sağlanır: buhar odalı ısıtıcılar, ısı eşanjörleri, boru fırınları.

Isıtıcıya buhar boşluğu ile ısı beslemesi (Şek. 6.3.1-5). Bu durumda ısıtıcıya giren sıvı, artığın kaynama noktasına kadar ısıtılır. Oluşan çiftler D0 kazandan çıkan W kalıntısı ile dengededir. Bu methodısı kaynağı, ayırma etkisi açısından bir teorik plakaya (kısmi yeniden kazan) eşdeğerdir.

Sıcak jetin kütlesi artan sıcaklıkla azalır.

Sıcak jetle ısı temini (Şekil 6.3.1-6). Bu ısı sağlama yöntemi, kalıntının geleneksel soğutucularla ısıtılmasının mümkün olmadığı veya uygun olmadığı durumlarda kullanılır.

Isıtılmış dolaşan sıvı (sıcak jet) kolona girer. Kolona girdikten sonra, dolaşan akım OI prosesine tabi tutularak buhar ve sıvı akımlarına bölünür. Alt plakadan gelen geri akış ve dolaşımdaki sıvı karışır ve kolonun tabanına akar. Buradan akışın bir kısmı geri kalanı olarak çıktılanır W, diğer kısmı ise ısıtıcıya gider. Buhar alt plakanın altından akar D0.

6.8. DÜZELTME KOLONUNDA BASINÇ SEÇİMİ

Damıtma kolonundaki basınç, öncelikle ayrılan ürünlerin termal stabilitesi ve mevcut ve ucuz soğutucu maddelerin (su, hava) ve soğutucuların (su buharı) kullanılma olasılığı ile belirlenir. Bu nedenle, ayrılan maddelerin belirli bir basınç altında olması durumunda kolondaki basıncın atmosferik basınçtan daha yüksek olması gerekir. Düşük sıcaklık kaynamak atmosferik basınç(örneğin hidrokarbon gazları), aksi takdirde yoğunlaşmaları için özel soğutucular (amonyak, propan, freonlar vb.) gerekli olacaktır. Basınçtaki bir artış kolondaki sıcaklıklarda bir artışa yol açar, bu da buharların geleneksel soğutucular kullanılarak yoğunlaştırılmasını mümkün kılar. Hidrokarbon gazlarını düzeltirken 4 MPa'ya kadar basınçlar kullanılır.

Yüksek kaynama noktalı ürünlerin (fuel oil, yağ fraksiyonları vb.) ayrıştırılması durumunda basıncın atmosfer basıncının altına düşürülmesi gerekmektedir. Bu, 500°C'nin üzerindeki atmosferik basınçta ve 400°C'nin altındaki sıcaklıklarda kaynama noktalarına sahip hidrokarbonların gözle görülür bir ayrışma olmadan ayrılmasını mümkün kılar. Tipik olarak yüksek kaynama noktalı hidrokarbon karışımlarını ayırırken 6,7 kPa veya daha düşük bir artık basınç kullanılır.

Kolondaki basınç arttıkça, kural olarak bileşenlerin göreceli uçuculuklarının azaldığı, bunun da kolondaki tepsi sayısının veya geri akış akış hızının arttırılması ihtiyacına yol açtığı unutulmamalıdır.

Genel olarak kolondaki basıncı seçerken damıtma işleminin hem operasyonel hem de ekonomik göstergelerini dikkate almak gerekir. Ancak özel proses gereklilikleri olmadığı sürece distilasyon kolonunun atmosferik basınç altında çalıştırılması tercih edilmelidir.

DÜZELTME KOLONLARININ ANA TÜRLERİ

Düzeltme işlemini gerçekleştirmek için, başta sütun tipi olmak üzere çeşitli tasarımlara sahip cihazlar kullanılır. Temas cihazlarının türüne bağlı olarak paketleme, disk ve film cihazları arasında ayrım yapılır. Belirli cihazların uygulama kapsamı, ayrılan karışımların özellikleri, üretkenlik vb. ile belirlenir.

İncirde. 6.9.1 ana tipteki cihazların diyagramlarını gösterir.

Pirinç. 6.9.1. Ana tiplerin sütun aparatı:

a - meme; b - disk şeklinde; c - film; 1 - cihazın gövdesi; 2 - distribütör; 3 - kısıtlayıcı ızgara; 4 - meme; 5 - destek ızgarası; 6 - plaka; 7 - aktarım cihazı; 8 - temas yüzeyi.

Pirinç. 6.9.2. Temas bölgesindeki buhar ve sıvının temel akış modelleri:

a - karşı akış; b - ileri akış; c - çapraz akım.

Paketlenmiş sütunları doldurmak için çeşitli malzemelerden yapılmış Raschig halkaları yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu da pratik kullanımlarının çok yönlülüğünü sağlar. Ancak Raschig halkaları nispeten düşük performansa ve nispeten yüksek dirence sahiptir. İkincisi, bunların vakum prosesleri için kullanımını sınırlar. Oluşturulan Raschig halkalarının çeşitli modifikasyonları - Pall halkaları, Borad halkaları ve diğerleri, Raschig halkalarından daha iyi performans özellikleri elde etmeyi mümkün kıldı.

Pirinç. 6.9.3. Düzensiz nozulların elemanları:

1-4 – Raschig, Lessing, Pall halkaları ve haç biçiminde bölmelere sahip halkalar; 5, 6 – yuvarlak ve üçgen yaylar; 7, 9 – seramik ve damgalı metal Intallox nozullar; 8 – Berl nozulu

Düzlem paralel bir nozulun elemanları 1 tahtalardan, camdan, metal plakalardan veya ağdan yapılabilir.

Sulzer eki 2 Birbirini takip eden oluklu ağ veya delikli metal levha katmanlarından oluşur ve bitişik katmanlardaki oluklar ters yönde döndürülür.

Eğimli paket nozulu 4 Birbirine 45-60° açıyla (veya dikey olarak) monte edilen, içlerine dizilmiş çorap ağı katmanlarından yapılmış dikdörtgen torbalardır.

Pirinç. 6.9.4. Düzenli ekler:

1 – paralel düzlem; 2 – Sulzer; 3 – Günaydın; 4 – eğimli kesitli parti

Nozulların ana boyutsal özellikleri spesifik yüzey alanı ve serbest hacimdir. Memenin spesifik yüzeyi altında F Cihazın birim hacmi başına tüm paketlenmiş gövdelerin toplam yüzeyini anlayın. SI birimi m2/m3'tür. Nozulun spesifik yüzey alanı ne kadar büyük olursa verimliliği de o kadar yüksek olur, ancak hidrolik direnç o kadar büyük olur ve üretkenlik düşer.

Pirinç. 6.9.5. Sıvı distribütörleri:

7 – delikli plaka; 2 – borulu plaka; 3 – eğimli jet reflektörlü plaka; 4 – basınçlı ana likör püskürtücü

Paketlenmiş Kolon Hidroliği. Kolonun buhar ve sıvı yüklerine bağlı olarak aralarındaki etkileşimin doğası değişir ve bu, dolgulu kolondaki maksimum buhar hızını belirler. Buhar ve sıvı yüklerinin belirli değerlerinde, nozülde tutulan sıvı miktarı ve nozül tabakasının hidrolik direnci keskin bir şekilde artar. Bu moda sütun taşması denir ve kararlı çalışmasının üst sınırı olarak kabul edilir.

Pirinç. 6.9.7. Ana damıtma plakaları türleri:

Damıtma plakalarının ana tasarımları şematik olarak Şekil 1'de gösterilmektedir. 6.9.7.

Sıvı yükünün büyüklüğüne bağlı olarak plakadan plakaya akışı bir, iki veya daha fazla akışta gerçekleştirilir (Şekil 6.9.8).

Pirinç. 6.9.8. Taşma cihazlı tepsilerdeki sıvı akış şemaları:

Drenaj borularında (veya segmentinde) sıvı seviyesi genellikle alttaki tepsideki seviyeden, tepsinin hidrolik direncini dengeleyecek bir miktar kadar yüksektir. Bu nedenle plakalar arasındaki mesafe, boşaltma cihazındaki bu sıvı sütunundan daha az olamaz.

Öte yandan, plakalar arasındaki mesafe (plaka aralığı) aslında aşağıdaki faktörler dikkate alınarak ayarlanır:

· kabarcıklı katmandan çıkan buhar akışından sıvı sıçramalarının ayrılması ve buna bağlı olarak üstteki plakaya sıvı sürüklenmesinin azaltılması;

· Plakaların onarımı ve muayenesi sırasında plakalar arası boşluğa insanların erişme imkanı.

Bu koşullara dayanarak, düzenleyici belgeler kolon çapına bağlı olarak plaka aralığını 300 ila 900 mm arasında ayarlar.

Pirinç. 6.9.9 Genişletilmiş metalden yapılmış bir plakanın çalışma şeması:

1 – sütun gövdesi; 2 – drenaj cebinin duvarları; 3 – plaka bezi; 4 – genişletilmiş metalden yapılmış çamurluk elemanları

Üçüncü değişiklik (IV, c) – Bu, özelliği plaka bezinin olmaması olan yivli bir plakadır. Bunun yerine çelik oluklar takıldı 2, buharların geçişi için aralarında boşluklar oluşur. Yuvalar kapaklarla kapatılmıştır 8, kenarları boyunca yuvalara sahip olan her kapağın uzunluğu, oluklar arasındaki boşluğun uzunluğuna karşılık gelir. Sıvı oluklar boyunca gidere doğru hareket eder; ve kapakların çatlaklarından buharlar çıkıyor. 1940-60'lı yıllarda böyle bir plaka, esas olarak plakaya kıyasla kurulum ve sökme kolaylığı nedeniyle 1 m ila 7 m çapındaki AVT kolonlarında çok yaygın olarak kullanıldı. IV, a; ancak metal tüketimi açısından yivli plakanın çok az avantajı vardır ve ortalama verimlilik açısından da avantajlıdır. hatta gözle görülür derecede daha düşük (0,3 – 0,5). Şu anda, oluk plakası nadiren kullanılmaktadır ve yalnızca yeniden inşa edilmeyen eski damıtma sütunlarında korunmuştur.

1960-70'lerde, petrol rafinasyonunda kapaklı ve yivli plakaların yerine S şekilli elemanlardan iki yeni tip plaka geldi (V) ve valfli ( VI).

S-şekilli elemanlardan yapılan tepsilerin düşük verimliliği kısmen, yukarıda bahsedildiği gibi, birim kabarcıklanma alanı başına daha küçük orandaki ezilmiş buhar jetlerinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, kapakların üst düzlemi boyunca, 100-120 mm'lik bir adımla, sıvı hareketi yönünde açılan vanalar tarafından bloke edilen dikdörtgen kesitli deliklerin bulunduğu bu tip bir birleşik plaka ortaya çıktı. . Bu, kabarcıklanma etkisini arttırır, plakanın hidrolik direncini azaltır ve sonuç olarak verimliliğini arttırır.

Bununla birlikte, valflerin tasarımında farklılık gösteren birçok farklı valf diski tasarımı vardır.

Pirinç. 6.9.10. Çapraz akış valfi plakasının kesiti ve çalışma şeması:

Pilot ölçekteki böyle bir plaka, düşük hidrolik direncin yanı sıra, vakumlu kolon tepsilerinin temel gerekliliklerini karşılayan yüksek kütle aktarım verimliliği gösterdi.

Dikkate alınan tüm plaka türleri için uygulama kapsamını ve çalışma verimliliğini belirleyen faktörler şunlardır:

· hidrolik direnç;

· Plaka alanı üzerinde kabarcıklanmanın tekdüzeliği ve yoğunluğu;

· plakanın normal şekilde çalıştığı buhar ve sıvı yükleri aralığı (sıvı arızası ve yoğun damlacık sürüklenmesi olmadan).

6.10. Sömürü sütun cihazları, kolonun verimliliğini etkileme yöntemleri.

Damıtma kolonları ana aparattır teknolojik tesisler ve bunların çalışması (başlatma, normal mod ve durdurma) diğer tüm cihaz ve ekipmanlarla yakından bağlantılıdır.

Lansman öncesi dönemde genellikle gerçekleştirilir takip eden çalışmalar:

· kolonun kapatılması - tüm kapakların kapatılması, kolona bağlı boru hatlarının bağlı olduğu flanşların sıkılması;

· kolonun çalışmasıyla ilgili enstrümantasyon ve otomasyonun işlevselliğinin kontrol edilmesi;

· boşlukları ve mekanik mukavemeti belirlemek için kolonların basınç testi. Bu işlem, kolonda sıkıştırılmış atıl hava veya hidrokarbon gazı ile çalışma basıncından daha yüksek bir basınç oluşturularak gerçekleştirilir. Belirli bir süre sabit kalırsa cihaz testi geçmiş sayılır. Basınç gözle görülür şekilde düşerse, tüm kolon bağlantılarının birleşim yerlerinde sabun köpüğü kullanılarak sızıntı olup olmadığı kontrol edilir ve tespit edilirse bağlantılar kapatılır;

· Cihazı başlatma öncesi döneme getirmek için kolonun sıvı fazla doldurulması.

Başlangıç dönemiüç aşamayı içerir - soğuk ve sıcak sirkülasyon ve normal çalışmaya geçiş.

Belirli bir süre boyunca yağın soğuk sirkülasyonu, pompaların ve akış ölçüm cihazlarının arızalarını tespit etmenin yanı sıra aparatlarda ve boru hatlarında kalan suyu boşaltmayı amaçlamaktadır. Petrol ürünü akışının, sıcaklığın (bir ısı eşanjörü aracılığıyla) yükseltilme olasılığını varsayan bir sirkülasyon (döngü) şemasına göre ayarlanmasından oluşur.

Sıcak sirkülasyon başlatıldığında fırın, düzenleyici belgelere (kullanım talimatlarına) uygun olarak (başka bir ısı kaynağı yoksa) ateşlenir. Daha sonra, dolaşımdaki sıvının sıcaklığını belirli bir hızda (saatte yaklaşık C) yükseltmeye başlarlar; bu sırada düşük kaynama noktalı bileşenler (LBC), başlangıçtaki hidrokarbon besleme stoğundan buharlaşmaya başlar ve bu da, daha sonra, düşük kaynama noktalı bileşenlerde bir azalmaya yol açar. sıvının kütlesi ve gaz ve sıvı fazların ayrılma seviyesinde bir azalma. Çünkü Cihazlar çalıştırılırken sıvı seviyesinin minimum değerin altına düşmesinin önlenmesi gerekir; kolon yükleme hatlarından hammadde ile beslenir.

Devreye alma süresi, kolonların tüm parametrelerinin teknolojik düzenlemelerin belirlediği değerlerde çalışması ve belirlenen niteliklerde nihai petrol ürünlerinin üretilmesiyle sona erer.

İÇİNDE normal dönem Kolonların çalışması, görev, hem otomatik kontrol sistemleri hem de manuel olarak parametrelerin (sıcaklıklar, basınçlar, akış hızları, seviyeler) düzenlenmiş değerlerini korumaktır. Ayrıca, hammaddelerin ve bunların sonucunda elde edilen distilatların ve kalıntıların laboratuvar kalite kontrolü, belirlenmiş bir programa göre gerçekleştirilir.

Düzeltme süreçlerini uygularken en önemli görev- süreci stabilize etmek ve belirli bir saflıkta nihai petrol ürünleri elde etmek için sürecin teknolojik parametreleri üzerinde etki.

Buhar ve sıvı yüklerinin büyüklüğüne bağlı olarak aşağıdaki düzeltme modları ayırt edilir:

· düzensiz - plaka yüzeyindeki sıvının yalnızca bir kısmına buhar nüfuz eder (deliklerden geçiş yoktur, plaka tabakaları bükülür, valfler sıkışır, vb.);

· düzgün – plakanın tüm alanı boyunca (istenen) yoğun kabarcıklanma meydana gelir;

· alevlenme – buhar jetleri, yetersiz bir sıvı katmanını kırar ve yüzeye yüksek hızda ulaşır (yetersiz sıvı katmanı, kolonun aşırı ısınmasıyla birlikte);

· sürüklenme - sıvının önemli bir kısmı buhar akışı tarafından yakalanır ve üstteki plakaya aktarılır (kolonun aşırı ısınması, kolonun üst kısmının yetersiz soğutulması, vb.).

Sırasında operasyon Damıtma kolonunun görevi nihai petrol ürünlerinin saflığını değiştirmektir. Bu sorun geri akış oranının değiştirilmesiyle çözülür R (damıtmaya (buhar) geri akış olarak kolona geri dönen geri akış oranı):

· distilat ve dip seçimlerini korurken geri akış akışında (sulama) artış , kazan ve kondenser belli bir marjla tasarlanmışsa ve ısı yükünün artmasına izin veriyorsa (sulama miktarı ve ısı eşanjöründen gelen ısı miktarı artar);

· ilk karışım ve dolayısıyla ürünler için kolonun verimliliğinde bir azalma; aynı zamanda geri akış akışını sürdürmek ve distilat akışını azaltmak , daha yüksek bir geri akış oranı elde edin R(sulama miktarını ve ısı eşanjöründen gelen ısı miktarını korurken kolon yükünü azaltın) .

Ayrıca reflü oranını da artırabilirsiniz. balgam soğutma , onlar. sütuna daha düşük bir sıcaklıkta geri döndürme: buhar akışının bir kısmının yoğunlaşması nedeniyle sütunun üst bölgelerinde soğuk geri akış kaynama noktasına kadar ısıtılacak ve sütun boyunca geri akış akışı artacaktır.

Plaka sayısını arttırmak P(nozul katmanının yüksekliği Nn), ve geri akış oranı R, Prensip olarak isteğe bağlı olarak saf damıtma ürünü ve dip kalıntısı elde etmek mümkündür.

Ürünlerin saflığını etkilemenin bir başka olasılığı da besleme noktası ofseti kolonun yüksekliği boyunca ilk karışımın. Yani, ilk karışımı alttaki kolona beslerseniz, güçlendirme kısmının uzunluğu artacak ve distilat daha temiz hale gelecektir; aynı zamanda kolonun sıyırma kısmının uzunluğu da azalacak, böylece alt kısımdaki kalıntı düşük kaynama noktalı bileşenle daha fazla kirlenecektir. Damıtma sütununun besleme noktasının değiştirilmesi iki ana durumda yararlı olabilir:

1) ürünlerden yalnızca birinin çok saf olması gerekir (ikincisi gözle görülür bir safsızlık içeriği içerebilir); daha sonra çıkışında saf bir ürün elde etmek için gerekli olan kolonun bu kısmının uzunluğunu arttırmak gerekir;

2) bazı nedenlerden dolayı orijinal ikili karışımın bileşimi değişti. Örneğin: Başlangıç karışımındaki NCC içeriği azaldı; distilatın önceki saflığını korumak artık güçlendirme sütunun parçaları gerekli olacaktır Daha plaka sayısını (veya paketleme katmanının daha fazla yüksekliğini) öncekine göre artırmak ve damıtılmış kalıntının saflığını korumak için - daha küçük plaka sayısı damıtma sütunun parçaları. Bu nedenle yeni bileşimin ilk karışımı kolona beslenmelidir. daha düşük plaka. Spesifik olarak: bu bileşimin ilk karışımın bileşimine eşit olduğu sütunun bölümüne sağlanmalıdır.

Yayın tarihi: 2015-01-24; Okundu: 6469 | Sayfa Telif Hakkı İhlali | Makale yazmayı sipariş etme

web sitesi - Studopedia.Org - 2014-2020. Studiopedia yayınlanan materyallerin yazarı değildir. Ama ücretsiz kullanım sağlıyor(0,028 sn) ...

adBlock'u devre dışı bırakın!
çok gerekli