1. Аналитический обзор
Ректификацию можно проводить периодическим и непрерывным способом.
В соответствии с рисунком 1 при периодической ректификации смесь загружается в куб 1 и нагревается паром, проходящим через змеевик 2. После того, как смесь в кубе закипит, образующиеся пары начинают поступать в колонну 3, оттуда по трубе 4 направляются в дефлегматор 5, где конденсируются. Часть конденсата (флегма) по трубе 6 стекает обратно в колонну, другая часть (дистиллят) по трубе 7 поступает в холодильник 8 и отсюда отводится в приёмник дистиллята.
При таком процессе в колонне происходит укрепление паров, а в кубе - исчерпывание смеси. Исчерпывание продолжается в течении некоторого времени, когда достигается требуемый состав смеси, операция заканчивается и остаток отводится из куба.
1-куб; 2-змеевик; 3-колонна; 4-труба для отвода паров из колонны; 5-дефлегматор; 6-труба для возврата флегмы; 7-труба для отбора дистиллята; 8-холодильник. Рисунок 1 - Схема ректификационной установки периодического действия
По мере протекания процесса условия работы установки постепенно изменяются. В начале процесса в колонну поступают из куба пары, богатые низкокипящим компонентом. В этот период нужно сравнительно небольшое количество флегмы, чтобы выделить из паров, содержащийся в них высококипящий компонент. В ходе процесса выходящие из куба пары будут всё более обогащаться высококипящим компонентом, и для выделения его из паров количество флегмы должно быть увеличено. Если же количество флегмы оставить постоянным, будет возрастать содержание высококипящего компонента в дистилляте. При непрерывной ректификации в соответствии с рисунком 2 смесь подаётся в среднюю часть колонны через теплообменник 1, обогреваемый остатком или паром. В верхней части колонны 2, расположенной выше точки ввода смеси, происходит укрепление паров. В нижней части колонны 3, расположенной ниже точки ввода смеси, происходит исчерпывание жидкости. Из исчерпывающей колонны жидкость стекает в кипятильник (куб) 4, обогреваемый паром. В кипятильнике образуются пары, поднимающиеся вверх по колонне; остаток непрерывно отводится из куба. Пары, выходящие из укрепляющей части колонны, поступают в дефлегматор 5, откуда флегма возвращается в колонну, а дистиллят направляется в холодильник 7.
1-теплообменник; 2-укрепляющая колонна; 3-исчерпывающая колонна; 4-кипятильник; 5-дефлегматор; 6-распределительный стакан; 7-холодильник; 8-вентиль, регулирующий отбор дистиллята.
Рисунок 2- Схема ректификационной установки непрерывного действия
Преимущества непрерывной ректификации по сравнению с периодической:
1) условия работы установки не изменяются в ходе процесса, что позволяет установить точный режим, упрощает обслуживание и облегчает автоматизацию процесса;
2) отсутствуют простои между операциями, что приводят к повышению производительности установки;
3) расход тепла меньше, причем возможно использование тепла остатка на подогрев исходной смеси в теплообменнике.
Благодаря перечисленным преимуществам в производствах крупного масштаба применяют главным образом непрерывную ректификацию, периодические процессы ректификации находят применение лишь в небольших, неравномерно работающих производствах.
- Введение
- 1. Аналитический обзор
- 1.1 Конструкции ректификационных колонн
- 1.3 Виды колпачковых тарелок
- 2. Технологическая часть
- 3.1 Равновесные данные
- 3.2 Материальный баланс
- 3.3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости
- 3.4 Тепловой расчёт установки
- 3.5 Гидравлический расчет
- 3.5.1 Расчет скорости пара и диаметра колонны
- 3.5.2 Расчет высоты газожидкостного (барботажного) слоя жидкости
- 3.5.3 Брызгоунос
- 3.5.4 Захлебывание
- 3.5.5 Определение кинетических параметров
- 3.5.6 Локальная эффективность тарелки
- 3.5.7 Расчет высоты колонны
- 3.5.8 Определение высоты колонны и гидравлического сопротивления
- 3.6 Подробный расчет дефлегматора
- 3.6.1 Температурная схема процесса
- 3.6.2 Выбор теплообменника
- 3.6.3 Расчет коэффициентов теплоотдачи
- 3.6.4 Термическое сопротивление стенки и загрязнений
- 3.6.5 Метод итераций
- 3.6.6 Уточнение коэффициентов теплопередачи и поверхности теплоотдачи
- Выводы