1

1.2.6.2 Ректификационные установки

Многоступенчатая дистилляция требует большого числа громоздких аппаратов, поэтому для глубокой перегонки бинарных и многокомпонентных жидкостей используется ректификационная установка (рисунок 1.87).

I – перегонный пункт, II – ректификационная колонна, III – дефлегматор,

IV – сепаратор, V – конденсатор, VI – сборный бак

Рисунок 1.87 Ректификационная установка

Особенность работы ректификационной установки заключается в том, что в ней происходит многократной тепло- и массообмен в одном аппарате без ограничительных твердых поверхностей.

Ректификационная колонка представляет собой цилиндрический сосуд с установленными по высоте тарелками или полками, в которых имеются сетки или колпачки для пропуска паровой фазы.

В перегонном кубе I происходит при подводе тепла испарение бинарной жидкости с образованием паровой фазы 1. Пары жидкости поднимаются вверх, проходя через тарелки, заполненные дистиллятом (флегмой), который получается в дефлегматоре III. Надежное контактирование пара и флегмы обеспечивается специальной конструкцией колпачка, через который проходят пузырьки пара. Движение пара и флегмы происходит по противоточной схеме.

На выходе из ректификационной колонны паровая фаза характеризируется состоянием 8 (рисунок 1.88).

Рисунок 1.88 – Фазовая диаграмма ректификационной установки

Пар из колонны поступает в дефлегматор III, где отдает тепло и частично конденсируется (линия ). В сепараторе IV влажный пар разделяется.

Сухой пар 10 поступает в конденсатор V, полностью конденсируется (за счет отвода тепла ) и подается в бак VI. Жидкость (флегма) состояния 9 поступает в верхнюю тарелку ректификационной колонны, где нагревается поднимающимся паром состояния 6.

В результате контактного тепло- и массообмена флегма нагревается (линия ), а пар охлаждается (линия ). Часть пара конденсируется (линия ), а остальной пар состояния 8 направляется на выход из колонны.

Флегма состояния 7 по перепускным трубам опускается в нижнюю тарелку. На этом уровне флегма нагревается паром состояния 4 (линия ). Как и на верхнем уровне здесь происходит частичная сепарация пара и разделение влажного пара на сухой пар состояния 6 и флегму состояния 5. Эти процессы протекают и в других более низких уровнях.

В процессе ректификации флегма испаряется за счет тепла конденсирующихся паров и обедняется легкокипящими компонентами. Поднимающиеся пары, наоборот, обогащаются легкокипящими компонентами.

Теоретически количество флегмы на каждом уровне остается неизменным (кг/кг пара). В реальных условиях это количество может колебаться в зависимости от соотношения отрезков:

(1.202)

Число тарелок выбирается исходя из требований к качеству получаемой продукции, и определяется технико-экономическим расчетом ректификационной установки. Из каждой тарелки может производиться отбор флегмы соответствующего состава (соотношения компонентов). Так, например, при переработке нефти из различных уровней (тарелок) отбирается бензин, керосин, лигроин и др. Остатком переработки нефти является жидкий мазут.

Коэффициент эффективности каждого уровня и, следовательно, установки в целом определяется величиной поверхности контакта паровой и жидкой фаз, скоростью их движения через колонну, расстоянием между тарелками, высотой слоя жидкости на тарелке, давлением в колонне и физико-химическими свойствами перегоняемой жидкой смеси. Высота ректификационной колонны определяется количеством флегмы на 1 кг жидкой смеси и увеличивается с уменьшением последней.

Флегмовое число для расчета ректификационной установки выбирается из отношения:

, (1.203)