Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Uvod

Ispravljanje(od latinskog rectus - ispravan i facio - radim) - razdvajanje homogenih tečnih smjesa na praktično čiste komponente, različite po tačkama ključanja, kroz ponovljeno isparavanje tekućine i kondenzaciju pare. Ovo je glavna razlika između ispravljanja i destilacija, u kojoj se kao rezultat jednog ciklusa parcijalnog isparavanja-kondenzacije postiže samo preliminarno odvajanje tekućih smjesa. Tokovi pare i tečnosti tokom procesa ispravljanja, krećući se u protivstruji, više puta dodiruju jedni druge u posebnim uređajima - kolone za destilaciju. Dio pare (ili tečnosti) koja napušta aparat se vraća nazad nakon kondenzacije (za paru) ili isparavanja (za tečnost). Ovo protivstrujno kretanje kontaktnih tokova je praćeno procesima razmene toplote i prenosa mase, koji u svakoj fazi kontakta prelaze u stanje ravnoteže; istovremeno se uzlazni tokovi pare kontinuirano obogaćuju isparljivijim komponenta niskog ključanja (NC), a tekućina koja teče je manje isparljiva - visoka tačka ključanja (HC). Koristeći istu količinu toplote kao i tokom destilacije, rektifikacija omogućava postizanje veće ekstrakcije i obogaćivanja željene komponente ili grupe komponenti. Rektifikacija se razlikuje između kontinuirane i periodične. U slučaju kontinuirane rektifikacije, smjesa koja se odvaja kontinuirano se dovodi kolona za destilaciju a dvije ili više frakcija, obogaćene nekim komponentama i kombinovane s drugima, kontinuirano se povlače iz kolone. Kompletna kolona se sastoji od 2 sekcije - jačanje i iscrpno. Početna smeša (obično na tački ključanja) se dovodi u kolonu, gde se meša sa ekstrahovanom tečnošću i sliva niz kontaktne uređaje (ploče ili mlaznicu) ispušnog dela u suprotnosti sa strujom koja se diže paru. Došavši do dna kolone, struja tečnosti, obogaćena visoko hlapljivim komponentama, ulazi u kocku kolone. Ovdje se tečnost djelomično isparava zagrijavanjem s odgovarajućim rashladnim sredstvom, a para ponovo ulazi u izduvni dio. Para koja izlazi iz ovog odjeljka ulazi u dio za ojačavanje. Prolazeći kroz njega, para, obogaćena isparljivim komponentama, ulazi u refluksni kondenzator, gdje se obično potpuno kondenzira s odgovarajućim rashladnim sredstvom. Dobivena tekućina se dijeli u 2 toka: destilat i refluks. Destilat je tok proizvoda, i refluks ide na navodnjavanje ojačanja, kroz kontaktne uređaje iz kojih teče. Dio tečnosti se uklanja sa dna kolone u obliku donjeg ostatka. Omjer količine refluksa i količine destilata označava se sa R i zove se omjer refluksa. Ovaj broj je važna karakteristika procesa ispravljanja: što je veći R, veći su operativni troškovi procesa. Minimalni potrebni troškovi topline i hladnoće povezani s izvođenjem bilo kojeg specifičnog zadatka odvajanja mogu se pronaći pomoću koncepta minimalni omjer refluksa. Minimalni omjer refluksa se utvrđuje proračunom na osnovu pretpostavke da broj kontaktnih uređaja, odnosno ukupna visina mlaznice, teži beskonačnosti. Ako početnu smjesu treba kontinuirano dijeliti na broj frakcija veći od dva, tada se koristi serijska ili paralelna serijska veza kolona. At periodično ispravljanje početna tečna smjesa se istovremeno ubacuje u kocku kolone, čiji kapacitet odgovara željenoj produktivnosti. Pare iz kocke ulaze u kolonu i dižu se do refluksnog kondenzatora, gdje se kondenzuju. IN početni period sav kondenzat se vraća u kolonu, što odgovara režimu punog navodnjavanja. Kondenzat se zatim dijeli na refluks i destilat. Kako se odabire destilat (bilo sa konstantnim omjerom refluksa ili sa njegovom promjenom), prvo se iz kolone uklanjaju visoko hlapljive komponente, zatim umjereno isparljive itd. Potrebna frakcija (ili frakcije) se bira u odgovarajuću kolekciju . Rad se nastavlja sve dok se prvobitno napunjena smjesa potpuno ne obradi. Aparati koji se koriste za rektifikaciju - rektifikacione kolone - sastoje se od same kolone u kojoj dolazi do protivstrujnog kontakta pare i tečnosti i uređaja u kojima dolazi do isparavanja tečnosti i kondenzacije pare - kocke i refluksnog kondenzatora. Stup je vertikalno stojeći šuplji cilindar, unutar kojeg su ugrađene ploče (kontaktni uređaji različitih izvedbi) ili oblikovani komad materijala - mlaznica. Kockasti i povratni kondenzator su obično izmjenjivači topline s školjkom i cijevi (koriste se i cijevne peći i rotacijski isparivači). Svrha posuda i mlaznica je da razviju međufaznu površinu i poboljšaju kontakt između tečnosti i pare. Ploče su obično opremljene uređajem za prelijevanje tekućine. Kao pakovanje za kolone za destilaciju obično se koriste prstenovi čiji je vanjski promjer jednak njihovoj visini. Najčešći su Rašigovi prstenovi i njihove različite modifikacije. I u nabijenim i u diskastim kolonama, kinetička energija pare se koristi za savladavanje hidrauličkog otpora kontaktnih uređaja i za stvaranje dinamičkog disperznog sistema para-tečnost sa velikom međufaznom površinom. Postoje i destilacijske kolone sa mehaničkim dovodom energije, u kojima se rotiranjem rotora postavljenog duž ose kolone stvara disperzni sistem. Rotacioni uređaji imaju manji pad pritiska preko visine, što je posebno važno za vakuumske stubove. Proračun destilacijske kolone svodi se na određivanje glavnih geometrijskih dimenzija kolone - prečnika i visine. Oba parametra u velikoj mjeri su određena hidrodinamičkim režimom rada kolone, koji, pak, ovisi o brzinama i fizičkim svojstvima faza, kao i o vrsti pakiranja. Rektifikacija se široko koristi u industrijskoj, preparativnoj i laboratorijskoj skali, često u kombinaciji s drugim procesima separacije kao što je adsorpcija. Ekstrakcija i kristalizacija. Rektifikacija je također primjenjiva za proizvodnju pojedinačnih frakcija i pojedinačnih ugljovodonika iz naftnih sirovina u preradi nafte i petrohemijskoj industriji. Rektifikacija ima široku primenu u mnogim industrijama: koksohemijskoj, drvohemijskoj, prehrambenoj, hemijsko-farmaceutskoj industriji itd. U poslednje vreme, rektifikacija postaje sve praktičnija u vezi sa rešavanjem tako važnih problema kao što su prečišćavanje supstanci i izolacija vrijedne komponente iz otpada ili prirodnih mješavina. Ovo uključuje izolaciju stabilnih izotopa niza lakih elemenata. Rektifikacija kao metoda čišćenja ima niz neospornih prednosti, među kojima je najznačajnija da proces ne zahtijeva uvođenje sredstava koja sami po sebi mogu biti izvori zagađenja.

1. Zahtjevi za projektovanje destilacijskih kolona

Tipično, kolona za destilaciju je napravljena u obliku cilindra ispunjenog posebnim uređajima za distribuciju kako bi se stvorila kontaktna površina između tekuće faze koja teče odozgo i para koje se dižu prema njoj. Dizajn kolona za destilaciju obično se rukovodi zahtjevima za dizajn bilo kojeg kemijskog aparata (niska cijena, jednostavno održavanje, Visoke performanse, čvrstoća, otpornost na koroziju, izdržljivost, itd.) Osim toga, moraju se uzeti u obzir sljedeći specifični zahtjevi za dizajn stubova:

Kolona mora imati maksimalan kapacitet protoka za parne i tečne faze;

Kontaktni uređaji moraju da obezbede maksimalnu kontaktnu površinu između faza sa maksimalnom efikasnošću prenosa mase;

Stub mora raditi stabilno i jednoliko u cijelom svom poprečnom presjeku pod širokim rasponom opterećenja;

Hidraulički otpor rasklopnih uređaja trebao bi biti minimalan. Želja da se maksimalno zadovolje ovi zahtjevi, kao i specifična svojstva smjesa koje se odvajaju (generacija topline, agresivnost, koksovanje, formiranje termopolimera itd.), dovodi do različitih tipova destilacijskih kolona.

2. Klasifikacija stubnih uređaja

2.1 Klasifikacija u zavisnosti od relativnog kretanja faza

Karakteristike uređaja unakrsna struja i potpuno miješanje je da se interakcija faza u ovim uređajima vrši propuštanjem parne faze kroz tečnu fazu. Stoga se ove grupe obično kombinuju pod opštim imenom bubble columns; budući da se para kroz sloj tečnosti javlja na pločama-pločama opremljenim posebnim uređajima za uvođenje pare i tekućine, ove dvije grupe kolona za destilaciju nazivaju se i u obliku diska. Kompletne kolone za miješanje razlikuju se od poprečnih kolona uglavnom po odsustvu uređaja za prelivanje tečnosti. Tečnost se odvodi na donje ploče kroz iste rupe kroz koje se diže para. Kao rezultat toga, nazivaju se kompletne ploče za miješanje nije uspjelo. IN protivtočne i direktnotočne kolone tok pare stupa u interakciju s tekućinom koja teče u obliku tankog filma preko površine posebne mlaznice. Stoga se ove dvije grupe destilacijskih kolona obično kombiniraju pod općim nazivom film ili upakovana. Najrasprostranjeniji su mjehurasti stupovi. Radni prostor ovih stubova je podeljen na delove formirane pločama.

2.2 Klasifikacija ploča

Prilikom kvantitativnog izračunavanja rada destilacijskih kolona koristi se koncept teorijska ploča(hipotetički kontaktni uređaj u kojem se uspostavlja termodinamička ravnoteža između tokova pare i tekućine koji ga napuštaju, odnosno koncentracije komponenti ovih strujanja međusobno su povezane koeficijentom raspodjele). Svaka prava kolona za destilaciju može biti povezana s kolonom s određenim brojem teoretskih ploča, čiji se ulazni i izlazni tokovi, i po veličini i po koncentraciji, poklapaju s tokovima prave kolone. Na osnovu toga odredite efikasnost kolone kao omjer broja teoretskih ploča koje odgovaraju ovoj koloni i broja stvarno postavljenih ploča. Za nabijene stupove, HETP vrijednost (visina ekvivalentna teorijskoj ploči) može se odrediti kao omjer visine nabijenog sloja prema broju teoretskih ploča kojem je on ekvivalentan u svom djelovanju razdvajanja.

A) kape stubova(Sl. a) najčešće se koriste u jedinicama za destilaciju. Pare iz prethodne ploče ulaze u parne cijevi čepova i mjehuriće kroz sloj tekućine u koji su kapice djelomično uronjene. Prilikom propuštanja pare kroz tekućinu razlikuju se tri načina mjehurića:

režim mjehurića (mjehurići pare u obliku pojedinačnih mjehurića koji formiraju lanac u blizini zida kapice);

mlazni režim (pojedinačni mjehurići pare se spajaju u kontinuirani tok);

režim baklje (pojedinačni mjehurići pare se spajaju u zajednički tok koji izgleda kao baklja).

Poklopci imaju rupe ili nazubljene proreze koji dijele paru u male tokove kako bi se povećala površina njenog kontakta s tekućinom. Prelivne cevi služe za dovod i odvod tečnosti i regulaciju nivoa tečnosti na ploči. Glavno područje prijenosa mase i razmjene topline između pare i tekućine, kako su studije pokazale, je sloj pjene i prskanja iznad ploče, nastalih kao rezultat mjehurića pare. Visina ovog sloja zavisi od veličine čepova, dubine njihovog uranjanja, brzine pare, debljine sloja tečnosti na ploči, fizičkih svojstava tečnosti itd.

Treba napomenuti da se, osim ploča za poklopce, koriste i ventili, žljebovi, S-oblika, ljuspice, kvarovi i drugi dizajni ploča. Prednost posuda u obliku poklopca je zadovoljavajući rad u širokom rasponu opterećenja tekućinom i parom, kao i niski operativni troškovi.

b) sitaste ploče(sl. b) koriste se uglavnom za rektifikovanje alkohola i tečnog vazduha. Dozvoljena opterećenja tekućine i pare za njih su relativno mala, a reguliranje njihovog načina rada je teško. Tečnost i para prolaze naizmjenično kroz svaku rupu ovisno o omjeru njihovih pritisaka. Ploče imaju nizak otpor, visoku efikasnost, rade pod značajnim opterećenjima i jednostavne su dizajna. Izmjena mase i topline između pare i tekućine uglavnom se događa na određenoj udaljenosti od dna ploče u sloju pjene i spreja. Pritisak i brzina pare koja prolazi kroz mrežne otvore moraju biti dovoljni da savladaju pritisak sloja tečnosti na ploči i stvore otpor njenom bubrenju kroz rupe. Ploče za sito su neophodne postavljati strogo horizontalno kako bi se osiguralo prolaz pare kroz sve rupice ploče, kao i da se spriječi curenje tekućine kroz njih. Obično se promjer rupa na ploči sita uzima u rasponu od 0,8-8,0 mm.

V) ventilske ploče zauzimaju srednji položaj između čepa i sita. Diskovi ventila su pokazali visoku efikasnost u značajnim intervalima opterećenja zbog mogućnosti samoregulacije. Ovisno o opterećenju, ventil se pomiče okomito, mijenjajući otvorenu površinu poprečnog presjeka za prolaz pare, pri čemu je maksimalni poprečni presjek određen visinom uređaja koji ograničava uspon. Živa površina poprečnog presjeka parnih rupa je 10-15% površine poprečnog presjeka stupa. Brzina pare dostiže 1,2 m/s. Ventili se proizvode u obliku okruglih ili pravokutnih ploča sa top ili niže limiter dizanja. Posude sastavljene od elemenata u obliku slova S osiguravaju kretanje pare i tekućine u jednom smjeru, pomažući ujednačavanju koncentracije tekućine na ploči. Živa površina poprečnog presjeka ploče je 12-20% površine poprečnog presjeka stupa. U obliku kutije presjek element stvara značajnu krutost, što mu omogućava da se ugradi na noseći prsten bez međunosača u stupovima prečnika do 4,5 m.

G) kaskadno Venturi ploče sastavljene od zasebnih listova, savijenih tako da je smjer strujanja pare horizontalan. Kanali za prolaz pare imaju profil poprečnog presjeka Venturijeve cijevi, što maksimizira korištenje energije pare i smanjuje hidraulički otpor. Tokovi pare i tečnosti su usmereni u jednom pravcu, što obezbeđuje dobro mešanje i kontakt faza. U poređenju sa posudama za zatvaranje, brzina pare se može više nego udvostručiti. Dizajn je fleksibilan i ne dozvoljava curenje tečnosti i time smanjuje efikasnost. Nizak kapacitet zadržavanja (30-40% u poređenju sa pločom sa poklopcem) je vrijedna karakteristika pri obradi tekućina osjetljivih na toplinu. Udaljenost između ploča odabire se u rasponu od 450-900 mm. Kaskadne posude se uspešno koriste u instalacijama gde je potrebno obezbediti velike brzine pare i tečnosti.

d) rešetkaste ploče izrađene od štancanih listova sa pravokutnim prorezima ili sastavljene od traka. Potreba za nosećom konstrukcijom određena je debljinom metala i promjerom stupa. Udaljenost između ploča je obično 300-450 mm. Bolje performanse, u poređenju sa poklopcima, pri maksimalnim opterećenjima.

e) valovite ploče izrađuju se štancanjem od perforiranih limova debljine 2,5-3 mm u obliku sinusnih valova. Krutost konstrukcije omogućava upotrebu tankog metala. Smjer valova na susjednim pločama je okomit. Dubina talasa se bira u zavisnosti od tečnosti koja se obrađuje. Zbog veće turbulencije tečnosti, efikasnost valovite ploče je veća. A rizik od začepljenja je manji nego za ravnu ploču. Veličina talasa se povećava sa povećanjem projektno opterećenje tečnošću. Odnos visine talasa i njegove dužine bira se u rasponu od 0,2-0,4. Ploče u stupu se nalaze na udaljenosti od 400-600 mm jedna od druge.

i) zbijene kolone postale su široko rasprostranjene u industriji (vidi sliku c). To su cilindrični uređaji punjeni inertnim materijalima u obliku komada određene veličine ili pakiranih tijela u obliku, na primjer, prstenova, kuglica za povećanje kontaktne površine faza i intenziviranje miješanja tekućih i parnih faza.

Da bi se izvršio proces ispravljanja, koriste se uređaji razni dizajni uglavnom stubastog tipa. Na osnovu vrste kontaktnih uređaja, razlikuje se između uređaja za pakiranje, diska i filma. Opseg primjene određenih uređaja određen je svojstvima smjesa koje se odvajaju, produktivnošću itd.

Rice. 6.9.1. Kolonski aparati glavnih tipova:

a - mlaznica; b - u obliku diska; c - film; 1 - tijelo uređaja; 2 - distributer; 3 - restriktivna mreža; 4 - mlaznica; 5 - potporna rešetka; 6 - ploča; 7 - uređaj za prijenos; 8 - kontaktna površina.

Rice. 6.9.2. Osnovni obrasci protoka pare i tečnosti u kontaktnoj zoni:

a - protivtok; b - tok naprijed; c - unakrsna struja.

Prema načinu organizovanja relativnog kretanja kontaktnih tokova tečnosti i pare razlikuju se kontaktni uređaji sa protivstrujnim, sustrujnim i poprečnim faznim kretanjem (slika 6.9.2). Bez obzira na šemu protoka unutar pojedinog kontaktnog uređaja (kontaktni stupanj), u pravilu postoji protutok pare i tekućine u cijelom aparatu.

Packed Columns našle su primenu u slučajevima kada je potrebno obezbediti malu količinu zadržavanja tečnosti u koloni, mali pad pritiska, kao i za proizvodnju malih razmera. Stvorene su vrste pakovanja (Pall prstenovi, ekspandirani metal, mrežice, itd.) koje su se pokazale prilično efikasnim u kolonama velikog prečnika.

Glavne vrste mlaznica. Prilozi su čvrste materije raznih oblika, koji se utovaruju u tijelo stuba u rinfuzi ili polažu na određeni način. Razvijena površina mlaznica pruža značajan kontakt između pare i tekućine. Poznate su mnoge modifikacije dizajna zbijenih tijela, čiji su glavni tipovi prikazani na Sl. 6.9.3.

Raschig prstenovi napravljeni od razni materijali, što osigurava njihovu svestranost praktična upotreba. Međutim, Rašigovi prstenovi imaju relativno niske performanse i relativno visok otpor. Ovo posljednje ograničava njihovu upotrebu za vakuumski procesi. Različite modifikacije Rašigovih prstenova stvorene - Pall prstenovi, Borad prstenovi i druge omogućile su dobijanje boljih karakteristika performansi nego kod Rašigovih prstenova.

Rice. 6.9.3. Elementi nepravilnih mlaznica:

1-4 – Rašig, Lesing, Pall prstenovi i prstenovi sa ukrštenim pregradama; 5, 6 – okrugle i trouglaste opruge; 7, 9 – keramičke i štancane metalne Intallox mlaznice; 8 – Berl mlaznica

Zbog potrebe za stvaranjem mlaznica sa niskim hidrauličkim otporom, razne opcije redovno polaganje pakovanih karoserija, blok pakovanja, kao i pakovanja od mreža različitih dezena.

Redovne uključuju mlaznice, čiji raspored elemenata u volumenu stupa podliježe određenom geometrijskom redu, stvarajući uređene kanale za prolaz elemenata. Primjeri takvih dodataka prikazani su na slici 6.9.4.

Elementi ravnoparalelne mlaznice 1 mogu se napraviti od dasaka, stakla, metalnih ploča ili mreže.

Sulzer dodatak 2 sastoji se od naizmjeničnih slojeva valovite mreže ili perforiranog metalnog lima, s naborima u susjednim slojevima okrenutim u suprotnom smjeru.

Goodlow mlaznica 3 (ponekad se naziva Panchenkov mlaznica) je presavijena spirala od mrežaste čarape. Ovako upletena pakovanja se slažu u slojevima u koloni. Protok pare prolazi kroz njih u pukotinama između slojeva mreže.

Kosa mlaznica za pakete 4 su pravougaone vreće napravljene od slojeva mreže za čarape položene u njih, koje se postavljaju pod uglom od 45-60° jedna prema drugoj (ili okomito).

Rice. 6.9.4. Redovni prilozi:

1 – ravan paralelno; 2 – Sulzer; 3 – Goodloe; 4 – serija sa kosim sekcijama

Glavne dimenzionalne karakteristike mlaznica su specifična površina i slobodna zapremina. Ispod određene površine mlaznice f razumjeti ukupnu površinu svih zbijenih tijela po jedinici volumena aparata. SI jedinica je m 3 /m 3 . Što je veća specifična površina mlaznice, to je veća njena efikasnost, ali je veći hidraulički otpor i manja je produktivnost.

Slobodni volumen mlaznice ε podrazumijeva se kao ukupni volumen šupljina između tijela mlaznice u jediničnoj zapremini aparata. SI jedinica je m 3 /m 3 . Što je veći slobodni volumen mlaznice, to su veće performanse, manji je otpor i efikasnost. Kako se veličina zbijenih tijela povećava, povećava se produktivnost, ali u isto vrijeme smanjuje se efikasnost razdvajanja.

Rice. 6.9.5. Distributeri tečnosti:

7 – perforirana ploča; 2 – ploča sa cijevima; 3 – ploča sa kosim mlaznim reflektorima; 4 – tlačna raspršivač matične tekućine

Da bi se sprečilo širenje tečnosti na zidove kolone, pakovanje se ubacuje u kolonu u odvojenim slojevima visine od 1,5 do 3 m. Između slojeva pakovanja ugrađuju se razdelnici različitih izvedbi (Sl. 6.9.5. ).

Mlaznica se postavlja na noseće razvodne rešetke i ploče. Slobodni poprečni presjek takvih uređaja trebao bi biti što veći i približiti se vrijednosti slobodnog volumena mlaznice. Da bi mlaznica radila efikasno, površina elementa mlaznice mora biti dobro navlažena tečnošću.

Hidraulika upakirane kolone. Ovisno o opterećenju pare i tekućine kolone, priroda interakcije između njih se mijenja i to određuje maksimalnu brzinu pare u nabijenoj koloni. Pri određenim vrijednostima opterećenja parom i tekućinom, količina tekućine koja se zadržava u mlaznici i hidraulički otpor sloja mlaznice naglo se povećavaju. Ovaj način rada naziva se preplavljivanje stupaca i smatra se gornjom granicom njegovog stabilnog rada.

Disk kolone. U tacnim kolonama, para (ili gas) prolazi kroz sloj tečnosti na tacni. U tom slučaju para se dijeli na male mjehuriće i mlaznice, koji velika brzina kreću u tečnosti. Formira se sistem gas-tečnost, koji se naziva pena. Rad kolone diska prikazan je na slici.

Rice. 6.9.7. Glavne vrste destilacionih ploča:

I – kvar rešetke; II – kvar mreže; III – poprečni tok sita; IV - kapa (a, b, c - kapsula, tunelska i žljebljena kapica); V – od elemenata u obliku slova S; VI - ventil (a, b, c, d); VII – mlaz (a, b); VIII - vrtlog (a - struktura vorteks elementa); 1 – tijelo stuba; 2 – platno (osnova) ploče; 3 – otvori za prolaz para; 4 – prelivne cijevi; 5 – džepovi za odvodne segmente; 6 – odvodne ploče (pregrade); 7 – parne cijevi; 8 – kapice; 9 – ventili; 10 – ograničavači podizanja ventila; 11, 12 – oblikovane krivine pločastog platna; 13 – rezovi vorteks elementa; 14 – reflektori (p i g – pravci kretanja pare i tečnosti)

Glavni dizajn ploča za destilaciju shematski je prikazan na Sl. 6.9.7.

Najjednostavniji od njih je ploča za oštećenje rešetke(Slika 6.9.7, I), čije platno ima geometrijski uređene redove proreza (dimenzija približno 10 x 150 mm), kroz koje para prolazi prema gore, mjehurići kroz sloj tečnosti na ploči, i kroz koje dio viška tečnosti teče (pada) u struji na donju ploču.

Takva ploča je vrlo osjetljiva na promjene u opterećenju tekućinom, s promjenama u kojima od izračunatog opterećenja za 20-30% ploča može ili da se uguši ili ne zadrži sloj tekućine na platnu. Isti efekat će se pojaviti kada opterećenje varira između parova.

Talasna ploča sa otvorom(Slika 6.9.7, II) je poboljšana rešetka. Njegovo platno nema pukotine, već rupe promjera 10-15 mm. Profil poprečnog presjeka platna je sinusoidan. To vam omogućava da odvojite zone preferencijalnog prolaza pare (gornje krivine ploče) i drenaže tekućine (donje krivine ploče). Sloj tečnosti na tanjiru se drži iznad gornjeg savijanja, tako da para prolazi kroz ovaj sloj. Tacna je dizajnirana za kolone malog prečnika i koristi se u stubovima za stabilizaciju benzina i kolonama za odvajanje ugljikovodičnih gasova.

Obje ploče ( I I II na sl. 6.9.7.) su kvarovi, a kolona sa takvim pločama radi u suprotnom režimu pare i tečnosti. Ostatak onih prikazanih na sl. 6.9.7 ploče su poprečnog toka, tj. tečnost na njima se ne kreće prema protoku pare, već okomito ili pod uglom bliskim pravoj liniji.

U zavisnosti od veličine opterećenja tečnosti, njen tok od ploče do ploče odvija se u jednom, dva ili više tokova (slika 6.9.8).

Rice. 6.9.8. Dijagrami tokova tečnosti na tacnama sa uređajima za prelivanje:

a – jednoprotočni; b – dvoprotočna; c – troprotočna; g – četvoroprotočni; d – sa prstenastim kretanjem tečnosti; e – sa jednosmjernim kretanjem tekućine po susjednim pločama; g, h – kaskadni tip; i - sa odvodnom pregradom u obliku polumjeseca.

Najjednostavniji od ove vrste ploča je sita (rupa) poprečnog toka ploča. Njegovo platno ima rupe promjera 4 - 12 mm po cijeloj površini, osim na dva suprotna segmenta gdje se nalaze odvodne cijevi. Ove cijevi su podignute iznad površine ploče do visine od 20-40 mm (visina drena je visina sloja tekućine koja mehuriće na ploči), a njihov drugi (donji) kraj ne dopire do površine ploče. 30–50 mm. Da bi se spriječilo da protok pare uđe u odvodnu cijev, njen donji kraj je uronjen u sloj tekućine visine ne više od 50 mm, koju stvara potporna šipka ispred perforiranog dijela ploče. Rezultirajuća vodena brtva sprječava ulazak pare u odvodnu cijev. Prelivni uređaj može biti ne samo u obliku odvodnih cijevi, već i u obliku segmentirane pregrade (IV, pirinač. 6.9.7), koji odsijeca segmentni volumen od parnog prostora kroz koji se tečnost preliva s jedne ploče na drugu.

U odvodnim cijevima (ili segmentu), nivo tekućine je obično viši od nivoa na donjem poslužavniku za iznos koji uravnotežuje hidraulički otpor posude. Stoga razmak između ploča ne može biti manji od ovog stupca tekućine u odvodnom uređaju.

S druge strane, razmak između ploča (nagib ploče) se zapravo postavlja uzimajući u obzir sljedeće faktore:

· odvajanje prskanja tečnosti od toka pare koji izlazi iz mehuraćeg sloja i zbog toga smanjenje uvlačenja tečnosti u ploču iznad;

· Mogućnost ljudskog pristupa međupločnom prostoru tokom popravke i pregleda ploča.

Na osnovu ovih uslova, regulatorni dokumenti određuju razmak ploča u zavisnosti od prečnika stuba od 300 do 900 mm.

Ploče sita (vidi sliku 6.9.7, III) koristi se u stupovima malog prečnika (do 2,0-2,5 m). Trenutno se često koriste varijante sitastih ploča čije je platno izrađeno od ekspandiranog metala. Protok pare, prolazeći kroz takvo platno, odstupa od vertikale i, na izlazu iz sloja mjehurića, usmjerava se pod uglom od 40-60° prema horizontali. Da bi se intenzivirao rad ploče duž putanje pare koja izlazi iz mjehuraćeg sloja, elementi blatobrana izrađeni od iste ekspandirane ploče postavljeni su koso. Udarajući u ove elemente, mješavina para-tečnost se odvaja: tečnost teče poput filma niz element u zonu mjehurića, a pare prolaze kroz pukotine u prostor međuploča. Takve ploče imaju vrlo nizak hidraulički otpor (0,1-0,2 kPa) i pružaju prilično visoku efikasnost procesa prijenosa mase.

Rice. 6.9.9 Šema rada ploče od ekspandiranog metala:

1 – tijelo stuba; 2 – zidovi odvodnog džepa; 3 – platno za ploče; 4 – elementi blatobrana od ekspandiranog metala

Nedostatak ovakvih ploča (kao i drugih varijanti sitaste ploče) je u tome što uz najmanju nehorizontalnost ili lokalne izbočine ili udubljenja na platnu ploče djeluje neravnomjerno po cijeloj površini - tekućina prodire na donjem dijelu, a para izlazi bez mjehurića na gornjim tačkama. Kao rezultat, efikasnost ploče se smanjuje.

Jedna od najstarijih vrsta ploča u smislu trajanja upotrebe i još uvijek rasprostranjena je cap plate(vidi sliku 6.9.7, IV) sa okruglim (kapsulama) kapicama. Njegova razlika od prethodnih je prisustvo cijevi na svakoj rupi za prolaz para 7 određena visina iznad koje je kapica fiksirana 8 sa otvorima za prolaz pare duž čitave donje ivice. Takav uređaj omogućava da se mlaz pare uvede u sloj tekućine na ploči paralelnoj s njenom ravninom i podijeli na mnogo malih mlazova. Osim toga, protumlaznice iz susjednih čepova se sudaraju i stvaraju turbulenciju u zoni međukapa, što rezultira povećanom efikasnošću posude. Zaista, u velikoj većini slučajeva, prosječna efikasnost U praksi se takva ploča pokazuje kao najveća - 0,6-0,8.

Postoji veliki broj modifikacije poklopca, koje se razlikuju po dizajnu ili obliku kapica. Tri od ovih modifikacija prikazane su na Sl. 6.9.7 (IV, a; IV, b I IV, c).

Prva od njih je gore opisana ploča sa okruglim kapicama. Takva ploča je univerzalna, našla je primjenu u raznim kolonama - od stupova za odvajanje plina do atmosferskih i vakuumskih. U potonjem se rijetko koristi zbog velike potrošnje metala ploče i složenosti proizvodnje i ugradnje.

Druga modifikacija (IV, b) – Ovo je ploča sa livenim ili utisnutim pravougaonim (tunelskim) poklopcima, korišćena 1930-40-ih godina u kolonama kompanije Foster-Wheeler (SAD) za razdvajanje loživog ulja na frakcije ulja.

Treća modifikacija (IV, c) – Ovo je žljebljena ploča, čija je posebnost odsustvo pločastog platna. Umjesto njih postavljaju se čelični oluci 2, između kojih se stvaraju praznine za prolaz para. Prorezi su prekriveni poklopcima 8, imaju proreze duž ivica, dužina svake kapice odgovara dužini razmaka između oluka. Tečnost se kreće duž oluka do odvoda; a pare probijaju kroz pukotine kapica.

U 1960-70-im, dvije nove vrste ploča su došle da zamijene kapice i žljebove ploče u preradi nafte - od elemenata u obliku slova S (V) i ventilirani ( VI).

Originalnost Ploče u obliku slova S je da njegovo platno i kape čine identične elemente (u poprečnom presjeku - S-profil), ali svaka kapica ima proreze za prolaz pare samo sa jedne strane, tj. po jedinici mjehuriće površine ploče, tok pare se uvodi u tekućinu manjim (u odnosu na žljebljenu ploču) „prednjim dijelom” zgnječenih mlaza. Za razliku od tacne sa žljebovima, tečnost na ovoj tacni kreće se preko kapica tunela, preplavljujući ih.

Tacne napravljene od elemenata u obliku slova S veoma su rasprostranjene u svim stubovima, osim vakuumskih (zbog povećanog hidrauličkog otpora), zbog male potrošnje metala, lakoće izrade (štancanje) i ugradnje, u kombinaciji sa visokom efikasnošću (prosečna efikasnost 0,4 –0,7).

Niska efikasnost tacni napravljenih od elemenata u obliku slova S dijelom je posljedica nižeg udjela zgnječenih mlaznica pare po jedinici površine mjehurića. Stoga se pojavila kombinovana ploča ovog tipa, u kojoj se rupe nalaze duž gornje ravnine kapica s nagibom od 100-120 mm pravougaonog presjeka, blokiran ventilima koji se otvaraju u smjeru kretanja tekućine. Ovo povećava efekat mjehurića, smanjuje hidraulički otpor ploče i, kao rezultat, povećava njenu efikasnost.

Tacne ventila(Slika 6.9.7, VI) Prema principu uređaja, bliži su perforiranim, ali za razliku od njih, omogućuju vam da prilagodite područje protoka rupa za paru. Da biste to učinili, iznad svake rupe (prečnika od 30 do 50 mm) nalazi se uređaj (ventil) koji se, u zavisnosti od količine pare pod pritiskom, podiže (ili rotira) iznad rupe, čime se menja površina protoka za para.

Međutim, postoji mnogo različitih dizajna diskova ventila, koji se razlikuju u dizajnu ventila.

Na sl. 6.9.7, VI Prikazana su 4 najtipičnija rasporeda ventila: a, b – ventili sa gornjim limiterima podizanja (A - okretanje, b – klapni ventil koji se podiže okomito); c, d – ventili sa donjim limiterima podizanja - "noge" (V - sa tri noge jednake visine; G - sa tri noge različite visine: jednom kratkom i dvije dugačke). Glitch ventil (V) podiže se okomito pod pritiskom pare sve dok se pregibi njegovih nogu ne oslone na platno ploče. U ovom slučaju, poprečni presjek za prolaz para bit će maksimalan, a kretanje para i tekućina će biti strogo poprečno.

Rice. 6.9.10. Fragment presjeka i dijagrama rada ploče poprečnog ventila:

a, b, c – bočni pogled na presjek pri malom (protivtok), srednjem (poprečni tok) i povećanom (prednji tok) opterećenju ploče u parovima; d – pogled odozgo na ventile; e – pogled na ventil sa strane kratke noge; 7 – platno za ploče; 2 – rupe za ventile; 3 – ventili; 4 – kratke noge; 5 – duge noge (strelice pokazuju smjer kretanja tečnosti i pare)

Ventil sa različitim kracima (sl. 6.9.10) u početku se podiže strujanjem pare sa strane kratke noge (pošto je težište takvog ventila pomereno prema dugim kracima) sve dok se ne nasloni na lopaticu. U ovom položaju (slika 6.9.10, A) tok pare se uvodi pod uglom u odnosu na ravan ploče prema pokretnom toku tečnosti, tj. Ploča radi u kontrastrujnom režimu. Uz naknadno povećanje količine pare, ventil se diže sa strane dugih nogu (tačnije, rotira se oko tačke zaustavljanja - kratke noge), a kada ravnine ventila i lopatice ploče postanu paralelne ( pozicija "b" na sl. 6.9.10), ploča, kao iu slučaju Glitch ventila, radi u režimu unakrsnog protoka tečnosti i pare. Ako količina pare nastavi da raste, ventil se dalje okreće oko tačke zaustavljanja i na kraju se naslanja na oštricu sa sve tri noge (" V" na slici 6.9.10), zauzimajući nagnuti položaj u kojem se veća površina protoka za paru nalazi duž toka tečnosti, odnosno ploča u ovom slučaju radi kao direktan tok.

Tacne ventila kombinuju brojne prednosti (mala potrošnja metala, lakoća montaže, ravnomerno mjehuriće u širokom rasponu opterećenja parom i tekućinom, itd.), što im je omogućilo da postanu najčešći tip posuda, od 1970-ih do danas . Ove posude se koriste u gotovo svim vrstama kolona za preradu nafte - od separacije plina do vakuuma.

Jet ploče(Slika 6.9.7, VII) Oni su platno debljine 3-5 mm, u koje su utisnute rupe različitih konfiguracija s laticama savijenim pod određenim kutom. Najtipičnije varijante takvih ploča prikazane su na slici: A - sa savijenim laticama u obliku pravokutnika sa zaobljenim uglovima, b – u obliku konusnih konveksnosti (poput "suflera") s rupama u jednom smjeru. Bubljenje na takvim posudama nastaje u unakrsnom strujnom režimu, u kojem se dinamička energija toka pare koristi za intenziviranje kretanja tekućine duž posude.

Jet tacne su dizajnirane za upotrebu u slučajevima kada je opterećenje protoka pare u koloni prilično veliko, pa su našle veću upotrebu u kolonama za odvajanje gasa. Zbog unošenja pare u sloj tečnosti pod uglom u odnosu na ravan ploče, uvlačenje kapljica tečnosti na ploču koja leži iznad je znatno niže nego kod ploča sa poprečnim tokom.

Vortex ploča(Slika 6.9.7, VIII) – primjer ploče sa intenzivnim miješanjem pare i tekućine na ploči sa smanjenim unosom kapljica iz nje. Na platnu takve ploče, u krugovima promjera 100-120 mm, u radijalnom su smjeru utisnute rupe sa savijenim laticama (VIII, a), a u sredini ovih krugova na klinovima nalaze se odbojnici istog promjera (100-120 mm), na čijem dnu se nalazi 6-8 rupa promjera 5-6 mm. Takvi vrtložni elementi na platnu su raspoređeni u obliku šahovnice s nagibom od 140-180 mm.

Protok pare, prolazeći kroz proreze pod uglom od 40-60° u odnosu na ravan ploče, kovitla se u mešavini sa tečnošću koja teče duž površine ploče, a ova mešavina para i tečnosti, udarajući u čaše za razbijanje, se odvaja iznad njih. . Protok pare ide dalje u međupločasti prostor, a glavni dio tečnosti pada u čaše i kroz rupe u njima teče ponovo u zonu sloja vrtložnog mehurića.

Takva ploča na pilot skali je pokazala nizak hidraulički otpor, u kombinaciji sa visokom efikasnošću prijenosa mase, što zadovoljava osnovne zahtjeve za vakuumske kolone.

Za sve vrste ploča koje se razmatraju, faktori koji određuju njihovu primjenu i radnu efikasnost su:

· hidraulički otpor;

· ujednačenost i intenzitet mjehurića po površini ploče;

· opseg opterećenja parom i tekućinom u kojem ploča radi normalno (bez kvara tekućine i intenzivnog uvlačenja kapljica).

Kolone za destilaciju sa posudama imaju mali kapacitet za jačanje i tradicionalno se koriste u proizvodnji viskija, konjaka i drugih finih pića. Ne veliki broj ploče omogućavaju očuvanje organoleptičkih svojstava sirovina uz visoku stabilnost i produktivnost uređaja.

Materijal

Zbog svoje sličnosti, stupovi u obliku bakrene posude sa prozorima za gledanje nazivaju se kanelurama, a oni izrađeni u staklenom tijelu nazivaju se kristalima. Jasno je da su ova imena pravedna marketinški trik i nemaju nikakve veze sa samim dizajnom.

Bakar nije jeftin materijal, pa je pristup njegovoj obradi pažljiv. Bakarna flauta vodećih proizvođača umjetničko je djelo i izvor ponosa. Cijena proizvoda može biti apsolutno bilo koji iznos koji je kupac spreman potrošiti.

Nije mnogo jeftinije od flaute sa tijelom od od nerđajućeg čelika, a najisplativija opcija je u staklenoj vitrini.

Karakteristike dizajna i tipovi stubova posude

Najrasprostranjenije su modularne konstrukcije stubova na bazi T-granaka ili cilindara od borosilikatnog stakla. Naravno, to znači veliki broj nepotrebnih spojnih dijelova i naduvane troškove.

Jednostavnija opcija je gotovi blokovi za 5-10 tanjira. Ovdje je izbor širi, a cijena razumnija. U pravilu se ova opcija izrađuje u staklenim vitrinama.

Postoje i vrlo jeftine opcije - samo umetci za postojeće ladice.

Mogu se sastaviti od komponenti u bilo kojoj potrebnoj količini.

Dizajn može biti drugačiji, ali ako se takvi stupovi u obliku posude koriste s metalnim tikvicama, gubi se jasnoća procesa. Mnogo je teže razumjeti u kojem načinu rada stupac, a za rad s pločama to je vrlo važno.

Za brtvljenje svakog poda koriste se jednostavni silikonski diskovi.

Naravno, ovo je manje pouzdano od zaptivnih brtvi u modularnom dizajnu, ali sve u svemu dobro funkcionira.

Kao alternativa, postoji pojednostavljeni modularni dizajn, gdje je svaki kat sastavljen od jednostavnih i jeftinih dijelova, a cijela konstrukcija je spojena s klinovima.

Prednost modularnih stubova je, prije svega, njihova održivost i otvorenost za modifikacije. Na primjer, lako je dopuniti kolonu na potrebnom nivou sa jedinicom za odabir srednje frakcije i priključkom za termometar. Sve što treba da uradite je da promenite ploču.

Jeftinija opcija su stupovi sa sitama. To ne znači da će kvaliteta proizvoda koji se koriste njima biti lošija. Ali zahtijevaju precizniju kontrolu.

Ploče za kvar su još jeftinije, ali njihov radni raspon je vrlo uzak, tako da morate biti spremni da precizno kontrolirate grijanje sa stabiliziranim izvorima napajanja. U osnovi, ploče za kvar se koriste u NSC-u.

Najčešći materijali za izradu ploča su bakar, nerđajući čelik i fluoroplastika. Moguća je svaka njihova kombinacija. Bakar i nerđajući čelik su poznati materijali, fluoroplastika je jedan od najinertnijih materijala, uporediv sa platinom. Ali njegova sposobnost vlaženja je loša.

Ako uporedite fluoroplastičnu ploču s nehrđajućom, ona će se puno brže poplaviti.

Broj ploča u koloni obično je ograničen na 5 za dobijanje destilata jačine 88-92% i 10 za prečišćene destilate jačine do 94-95%.

Modularni stupovi vam omogućavaju da napravite set potrebnog broja ploča od različitih materijala.

Razlika između upakovane kolone i kolone sa tacnom

„Imam napunjenu kolonu, da li mi je potrebna kolona sa tacnom?“ – s ovim pitanjem se prije ili kasnije suočava svaki destilator. Obje kolone implementiraju tehnologiju prijenosa topline i mase, ali postoje značajne razlike u njihovom radu.

Broj faza jačanja

Puna kolona radi u režimu maksimalnog odvajanja pri snazi prije ispiranja. Podešavanjem omjera refluksa možete promijeniti broj teoretskih ploča u širokom rasponu: od nule do beskonačnosti (sa potpuno isključenim refluksnim kondenzatorom i kolonom koja radi sama).

Pločasti stup karakterizira strukturno specificirani broj faza odvajanja. Jedno fizičko jelo ima efikasnost od 40 do 70%. Drugim riječima, dvije fizičke ploče daju jednu fazu razdvajanja (jačanje, teorijska ploča). U zavisnosti od režima rada, efikasnost se ne menja dovoljno da bi značajno uticala na broj faza.

Kapacitet držanja

Nabijena kolona sa svojim malim kapacitetom zadržavanja omogućava da se destilat dobro očisti od glavne frakcije i nekako zadrži repnu frakciju.

Pločasti stub ima za red veličine veći kapacitet držanja. Ovo je sprečava da uradi tako grubo čišćenje "glava", ali joj omogućava da drži repove pod odličnom kontrolom. Odnosno, poravnajte destilat sa hemijski sastav. Štaviše, što više destilat treba da se pročisti od nečistoća, potrebno je postaviti više ploča. Jednostavan zadatak, rješivo praktično. Kada pronađete optimalan broj ploča za sebe, više ne razmišljate o tome.

Osetljivost na kontrolne ulaze

Nabijena kolona je vrlo osjetljiva na promjene pritiska vode u deflegmatoru ili promjene snage grijanja. Mala promjena u njima dovodi do promjene broja koraka jačanja za nekoliko puta ili čak desetine puta.

Efikasnost ploča može se promeniti maksimalno 1,5 puta, pa čak i tada sa veoma velikom i ciljanom promenom ovih parametara. Može se smatrati da podešeni stupac tacne, sa stanovišta sposobnosti odvajanja, praktički neće reagirati na obične male promjene tlaka ili napona vode.

Performanse

Produktivnost nabijene kolone uglavnom zavisi od njenog prečnika. Optimalni prečnik za moderne mlaznice je 40-50 mm; s daljnjim povećanjem promjera, stabilnost procesa se smanjuje. Efekti zida i formiranje kanala počinju da se manifestuju. Stupovi u obliku diska ne pate od takvih slabosti. Njihov promjer i produktivnost mogu se povećati na bilo koju traženu vrijednost. Samo da ima dovoljno snage grijanja.

Tehnološke karakteristike dobijanja aromatičnih destilata

Pri korištenju pakiranih stupova, radi ograničavanja stupnja armature, primorani smo koristiti kraće okvire i veće pakovanje. U suprotnom, estri koji daju glavnu aromu destilatu će stvoriti azeotrope sa nečistoćama glavne frakcije, a zatim brzo izletjeti iz destilata. Kratko biramo "glave", "tijelo" - povećanom brzinom. Što se tiče "repova", mali broj mlaznica i kratka fioka ne dozvoljavaju da se čaura u potpunosti zadrži. Neophodno je ranije pristupiti odabiru frakcija jalovine ili raditi sa malim kafskim rinfuzama.

Stub u obliku posude ima relativno visok kapacitet držanja, tako da nema problema sa držanjem goriva. Za odabir “glava” i “tijela”, 5-10 fizičkih ploča pruža 3-5 nivoa jačanja. To omogućava da se destilacija vrši prema pravilima konvencionalne destilacije. Mirno, bez rizika da destilat lišite arome, odaberite "glave", a kada sakupljate "tijelo", nemojte razmišljati o preranom približavanju "repova". Zamagljivanje na donjim pločama na kraju odabira jasno će ukazati na potrebu za promjenom posude. Stepen čišćenja se može podesiti promjenom broja ploča.

Pet ili deset ploča nije dovoljno da se približi stepenu prečišćavanja alkohola, ali je moguće ispuniti GOST zahtjeve za destilat.

Upotreba pločastih stubova prilikom destilacije voćnih ili žitnih sirovina, posebno za dalje odležavanje u bačvama, uvelike pojednostavljuje život destilatora.

Osnove odabira dizajnerskih dimenzija nosača za stup

Pogledajmo dizajn najčešćih ploča za kućne potrebe.

Failed plate

U svojoj srži, to je samo ploča s rupama koje mogu biti okrugle, pravokutne, itd.

Flegma teče u relativno velike rupe prema pari, koja određuje glavni nedostatak kvarne ploče - potreba za preciznom kontrolom datog načina rada.

Blago smanjenje snage grijanja dovodi do činjenice da sav sluz pada u kocku, a povećanje snage blokira refluks na ploči i dovodi do gušenja. Ove ploče mogu raditi na zadovoljavajući način u relativno uskom rasponu promjena opterećenja, gdje su prilično konkurentne.

Jednostavnost dizajna i visoke performanse kvarnih ploča, zajedno sa grijaćim elementima sa naponski stabiliziranim izvorom napajanja, što je uobičajeno u kućnoj destilaciji, doveli su do njihove široke upotrebe za kontinualne kaše stupove (CBM), koji u kombinaciji sa kućištem od borosilikatnog ili kvarcnog stakla, čini podešavanje kolone jednostavnim i jasnim.

Za izračunavanje broja i promjera rupa polazimo od uvjeta osiguravanja mjehurića. Eksperimentalno je utvrđeno da ukupna površina rupa treba biti jednaka 15-30% površine ploče (poprečni presjek cijevi). U opštem slučaju, za periodične BC, osnovni prečnik rupa je oko 9-10% prečnika stuba, što omogućava pristup radnom području.

Prečnik otvora kvarnih ploča za NSC se bira na osnovu svojstava sirovina. Ako su pri destilaciji šećerne kaše i vina dovoljne rupe promjera 5-6 mm, onda je pri destilaciji brašnane kaše poželjan promjer rupe od 7-8 mm. Međutim, ladice za NSC imaju svoje karakteristike dizajna, budući da se gustina pare značajno mijenja po visini stupa, dimenzije se moraju izračunati za svaku ladicu posebno, inače će njihov rad biti daleko od optimalnog.

Sito ploča sa prelivom

Ako su promjeri rupa kvarne ploče manji od 3 mm, tada će se i pri relativno maloj snazi flegm zaglaviti na ploči i bez dodatnih uređaja za prelijevanje će se poplaviti. Ali ploča sita opremljena takvim uređajima značajno proširuje svoj radni opseg.

Dijagram strukture stuba sita:
1 – tijelo; 2 – ploča sita; 3 – prelivna cijev; 4- staklo

Koristeći uređaje za prelivanje na ovim posudama, postavlja se maksimalni nivo refluksa, što vam omogućava da izbjegnete rano poplavljivanje i sigurniji rad s velikim opterećenjem parom. To ne sprječava da se sluz potpuno spoji u kocku kada se grijanje isključi, a stup će se morati ponovo pokrenuti od nule, kao što je uobičajeno za sve neispravne ploče.

Pojednostavljeni proračun takvih ploča temelji se na sljedećim odnosima:

ukupna površina rupa je 7-15% površine poprečnog presjeka cijevi;
omjer između promjera rupa i koraka između njih je oko 3,5;
prečnik odvodnih cevi je približno 20% prečnika ploče.

Zaptivači za vodu moraju biti ugrađeni u odvodne rupe kako bi se izbjeglo probijanje pare. Posude za sito moraju biti postavljene striktno horizontalno kako bi se omogućilo da para prođe kroz sve otvore i da se spriječi refluks da teče kroz njih.

Cap plates

Ako umjesto rupa na pločama napravimo parne cijevi više od odvodnih cijevi i prekrijemo ih čepovima s prorezima, dobićemo potpuno novi kvalitet. Ove ploče neće ispuštati sluz kada je grijanje isključeno. Flegm podijeljen na frakcije ostat će na pločama. Stoga će za nastavak rada biti dovoljno uključiti grijanje.

Osim toga, takve posude imaju strukturno fiksiran sloj refluksa na površini, djeluju u širem rasponu snaga grijanja (opterećenja parom) i promjena u broju refluksa (od potpunog odsustva do potpunog povratka refluksa).

Takođe je važno da poklopci imaju relativno visoku efikasnost - oko 0,6-0,7. Sve to, zajedno sa estetikom procesa, određuje popularnost ploča za poklopce.

Prilikom izračunavanja strukture polazimo od sljedećih proporcija:

površina parnih cijevi je oko 10% poprečnog presjeka stupa;
površina proreza je 70-80% površine parnih cijevi;
površina odvoda 1/3 ukupne površine parnih cijevi (promjer približno 18-20% promjera dijela cijevi);
donje ploče su dizajnirane s visokim nivoom refluksa i velikim poprečnim presjekom proreza tako da djeluju kao držači;
Gornje ploče su napravljene sa nižim nivoom refluksa i manjim poprečnim presekom proreza tako da deluju kao separatori.

Na osnovu grafikona koje je dao Stabnikov, vidimo da se sa refluksnim slojem od 12 mm (kriva 2) maksimalna efikasnost postiže pri brzini pare reda veličine 0,3-0,4 m/s.

Za stub od 2” sa unutrašnjim prečnikom od 48 mm, potrebna korisna snaga grejanja će biti:

N = V * S / 750;

V – brzina pare u m/s;
N – snaga u kW, S – površina poprečnog presjeka stuba u mm².

N = 0,3 * 1808 / 750 = 0,72 kW.

Možda mislite da 0,72 kW definira male performanse. Možda, s obzirom na dostupnu snagu, vrijedi povećati prečnik stupa? Ovo je vjerovatno tačno. Uobičajeni prečnici kvarcnog stakla za dioptrije su 80, 108 mm. Uzmimo 80 mm sa debljinom zida od 4 mm, unutrašnjim promjerom 72 mm, površinom poprečnog presjeka 4069 mm². Preračunajmo snagu - dobijamo 1,62 kW. Pa, bolje je, za dom šporet na plin odgovara.

Odabirom promjera stupa i projektne snage određujemo visinu preljevne cijevi i razmak između ploča. Da bismo to učinili, koristimo sljedeću jednačinu:

V = (0,305 * H / (60 + 0,05 * H)) - 0,012 * Z (m/s);

H – razmak između ploča;
Z je visina prelivne cijevi (tj. debljina refluksnog sloja na ploči).

Brzina pare je 0,3 m/s, visina ploče ne smije biti manja od njenog prečnika. Za donje ploče visina sloja sluzi je veća. Manje za gornje.

Izračunajmo najbliže kombinacije visina ploča i preljeva, mm: 90-11; 100-14; 110-18; 120-21. S obzirom da standardno staklo ima visinu od 100 mm, za modularni dizajn biramo par od 100-14 mm. Naravno, ovo je samo naš izbor. Možete uzeti više, tada će zaštita od prskanja biti bolja sa povećanjem snage.

Ako dizajn nije modularan, onda ima više prostora za kreativnost. Donje ploče možete napraviti sa većim kapacitetom držanja od 100-14, a gornje sa većim kapacitetom odvajanja - 90-11.

Biramo kape od standardnih i dostupne veličine. Na primjer, čepovi za bakrene cijevi od 28 mm, cijevi za paru - cijev od 22 mm. Visina cijevi za paru treba biti veća od visine preljevne cijevi, recimo 17 mm. Zazori za prolaz pare između čepa i parne cijevi moraju imati veći poprečni presjek od parne cijevi.

Prorezi za prolaz pare u svakom poklopcu moraju imati površinu poprečnog presjeka od oko 0,75 površine parne cijevi. Oblik utora ne igra posebnu ulogu, ali ih je bolje učiniti što užim kako bi se para razbila na manje mjehuriće. Ovo povećava kontaktnu površinu između faza. Povećanje broja kapa takođe koristi procesu.

Načini rada kolone tipa disk

Bilo koji stupac sa mjehurićima može raditi u nekoliko načina. Pri malim brzinama pare (mala snaga grijanja) javlja se režim mjehurića. Para u obliku mjehurića kreće se kroz refluksni sloj. Fazna kontaktna površina je minimalna. Kako se brzina pare (snaga grijanja) povećava, pojedinačni mjehurići na izlazu iz proreza spajaju se u neprekidni mlaz, a nakon kratkih udaljenosti, zbog otpora mjehuraćeg sloja, mlaz se raspada na mnogo malih mjehurića. Formira se bogat sloj pjene. Kontaktna površina je maksimalna. Ovo je način rada pjene.

Ako nastavite da povećavate brzinu dovoda pare, dužina parnih mlaznica se povećava i oni dopiru do površine sloja sa mjehurićima bez kolapsa, stvarajući veliku količinu prskanja. Kontaktna površina se smanjuje, efikasnost ploče se smanjuje. Ovo je način rada mlaza ili ubrizgavanja.

Prijelaz iz jednog načina rada u drugi nema jasne granice. Stoga se čak i pri proračunu industrijskih stupova samo brzine pare određuju donjom i gornjom granicom rada. Radna brzina (snaga grijanja) se jednostavno bira u ovom rasponu. Za kućne stupove, pojednostavljeni proračun se provodi za određenu prosječnu snagu grijanja, tako da postoji prostor za prilagođavanje tokom rada.

Oni koji žele da troše više tačne proračune Mogu preporučiti knjigu A.G. Kasatkina “Osnovni procesi i aparati hemijske industrije.”

P.S. Gore navedeno nije potpuna metodologija za izračunavanje optimalne veličine svaka ploča u odnosu na bilo koji konkretan slučaj i ne tvrdi da je tačna ili naučna. Ali ipak, ovo je dovoljno da vlastitim rukama napravite stupac za radnu posudu ili da shvatite prednosti i nedostatke stupova koji se nude na tržištu.

Pronalazak se odnosi na opremu za prenos mase u oblasti prerade ugljovodoničnih sirovina, hemijskih i prehrambenih proizvoda, a posebno na uređaje za rektifikaciju, apsorpciju naftnih derivata, hemijskih i prehrambenih proizvoda odvajanjem proizvoda tačkom ključanja u procesu mase i toplote. razmena između tečnosti i pare (gasa), a može naći primenu u preradi nafte, hemijskoj, petrohemijskoj, gasnoj, Prehrambena industrija. Rektifikaciona kolona uključuje kućište sa procesnim armaturama, tacnama sa parnim i prelivnim cevima, kao i mjehurićima podesivim po visini. Gornji kraj svake preljevne cijevi pričvršćen je u ploču s mogućnošću aksijalnog pomicanja cijevi u odnosu na potonju, a njen donji kraj opremljen je perforiranim diskom u obliku ploče, kao i staklom koncentričnim na preljevnu cijev. i formiranje vodenog pečata sa njim. Tehnički rezultat: poboljšanje kvaliteta i produktivnosti kolone za ciljne proizvode, povećanje efikasnosti kolone za destilaciju. 2 ill.

Poznata je kolona za destilaciju za odvajanje trokomponentne smjese (patent 2234356), koja sadrži vertikalno kućište s pločama i uzdužnu vertikalnu pregradu koja siječe dio ploča i dijeli tijelo kolone na vertikalne sektore. Kolona sadrži regulator protoka refluksa i regulator protoka parne faze.

Poznat je stupasti aparat sa poklopcima (patent 2214852). U tome kolonski aparat sa poklopcima, tijelo je izrađeno od ladica, između njihovih osnova su utisnuti potporni prstenovi na koje se naslanjaju ploče sa elastičnim zaptivkama. Centralni nosači su opremljeni bravama. Osnova ploče je u obliku kupole. Svi elementi stubova izrađeni su od fluoroplastike i dizajnirani su za obradu korozivnih materijala.

Nedostatak oba ova stupca je što zbog krutog pričvršćivanja svih elemenata poklopca nije moguće mijenjati tehnološke parametre kao što su, na primjer, debljina sloja tekućine na ploči i razlika u nivoi tečnosti ispod čepova u odnosu na njen nivo na ploči, što vam ne dozvoljava da promenite režim rada kolone po visini u zavisnosti od promenljivih svojstava prerađenih proizvoda, tj. utiču na proces prenosa toplote i mase u koloni.

Poznata je i kolona za destilaciju sa poklopcima, na primjer, opisana u knjizi "Procesi i aparati", D.A. Baranov, A.M. Kutepov, M., Akademija, 2005, str. 182, 183, u kojoj je djelimično otklonjen nedostatak gore navedenih stupova prema patentima, pa su barem kape fiksirane uz mogućnost podešavanja položaja po visini.

Za prototip je usvojena navedena destilaciona kolona sa pločama u obliku kapice, kao po tehničkoj suštini najbliža predloženom uređaju.

Međutim, prototip nije bez nedostataka karakterističnih za poznate stupove, naime, ne postoji mogućnost podešavanja debljine sloja tečnosti na ploči, a ne postoji ni mogućnost razvoja međufazne kontaktne površine, što u velikoj meri određuje efikasnost. procesa prijenosa topline i mase, tj. efikasnost kolone u cjelini.

Svrha ovog pronalaska je da se eliminišu navedeni nedostaci i poveća efikasnost kolone.

U suštini, problem je riješen činjenicom da je gornji kraj svake preljevne cijevi fiksiran u ploču s mogućnošću aksijalnog pomicanja cijevi u odnosu na potonju, a njen donji kraj je opremljen perforiranim diskom u obliku ploče. , kao i staklo koncentrično na preljevnu cijev i tvoreći s njom vodeni zatvarač.

Kao rezultat ovog tehničkog rješenja, mješavina para-tečnost prolazi kroz parnu cijev i poklopac, probijajući kroz pukotine poklopca i dolazi u kontakt s tekućinom na ploči. Smjesa pare i plina ide do gornje ploče, a višak tekućine (teške) frakcije se odvodi kroz preljevnu cijev u staklo za zatvaranje vode, odakle završava na perforiranom pločastom disku. Dio tečnosti teče preko bočne strane diska, formirajući prstenasti film. Drugi dio tečnosti u obliku kapi i mlaznica prolazi kroz perforacije na disku i odvodi se na ploču ispod. Tečnost koja se lako isparava, koja se nalazi na ploči u filmu, pada, struji, isparava i prolazi kroz parne cevi do ploče iznad. Uzimajući u obzir promjene temperature, viskoznosti tekućine, sastava i stanje agregacije okoline po visini stuba, možete podesiti omjer i visinu (zazore) između parnih cijevi i čepova, između preljevnih cijevi i čaša vodenih brtvi sa disk diskovima, a također, pomoću preljevnih cijevi, mijenjati visinu (i, shodno tome, otpor mjehurića) tekućine na ploči i živog poprečnog presjeka za flaširanje para kroz proreze čepova.

Ovo vam omogućava da optimizirate proces podjele prerađenog proizvoda na određene frakcije.

Slika 1 prikazuje šematski rezati po dužini kolone.

Slika 2 je pogled A, koji u uvećanoj mjeri prikazuje tacne sa parnim i preljevnim cijevima, nosače sa stezaljkama i klinovima za podešavanje, parne kape i vodene zaptivke sa disk diskovima.

Predložena kolona za destilaciju sastoji se od kućišta 1, priključka 2 za ulaz pare i tečnosti, priključka 3 za izlaz tečnosti (teška frakcija) i priključka 4 za izlaz pare (laka frakcija). Osim toga, kolona sadrži ploče 5 sa parnim cijevima 6 i preljevnim cijevima 7, kao i kape 8 i čaše za zatvaranje vode 9, nosače 10 sa stezaljkama 11, klinove 12, poprečne trake 13 i perforirane diskove 14.

Predložena kolona radi na sljedeći način. Početna smeša para-tečnost se dovodi u kolonu kroz armaturu 2. Pare kroz parne cevi 6 ulaze u šupljinu čepova 8, istiskuju tečnost iz njih kroz proreze kapa 8, nakon čega mešavina pare počinje da bubri u tečni sloj izvan kapa 8, a lakša parno-gasna smjesa ulazi na ploču iznad. Teška frakcija se kondenzuje u ovoj tečnosti na ploči, kroz prelivne cevi 7 ulazi u staklo za zatvaranje vode 9, preliva se preko ivica stakla 9 i pada na perforirane diskove 14. Tečnost se zatim ispušta iz ovih diskova kroz bočne strane stakla. diskovi u obliku filma, kao i kroz perforacije diskova u obliku kapljica i potočića.

Opremanje donjih krajeva preljevnih cijevi 7 sa preljevnim diskovima u obliku diska 14 omogućilo je značajno povećanje površine zbog oticanja tekućine iz ovih diskova u obliku filma, kapi i mlaza, što je zauzvrat povećalo efikasnost proces razmene toplote i mase u koloni kao celini.

U slučaju začepljenja parnih čepova i preljevnih cijevi moguće ih je demontirati i očistiti od zagađivača, a zatim ugraditi kroz otvore u tijelu stuba, što značajno smanjuje vrijeme i troškove rada za čišćenje i Održavanje kolone.

Tako je promjena visine preljevne cijevi (i sloja tekućine) na ploči, u kombinaciji s perforiranim diskom na preljevnoj cijevi, omogućila optimizaciju razine tekućine na ploči i značajno povećanje međufazne kontaktne površine na svakom ploča, ukupna visina stuba tečnosti (otpor) u koloni, način rada kolone po visini, površina prenosa toplote i mase u zavisnosti od promenljivih svojstava obrađenih proizvoda (tačka ključanja, viskoznost tečnosti, sastav smeše).

To omogućava razdvajanje proizvoda u jasnije frakcije i, shodno tome, poboljšanje kvalitete ciljanih proizvoda. Gore navedene prednosti dovode do značajnog povećanja efikasnosti kolone.

Rektifikaciona kolona, koja uključuje kućište sa procesnim spojnicama, tacne sa parnim i prelivnim cevima, kao i poklopce sa mjehurićima podesivim po visini, karakteriziran time što je gornji kraj svake preljevne cijevi pričvršćen u ploču s mogućnošću aksijalnog pomicanja cijevi cijev u odnosu na potonju, a njen donji kraj je opremljen sa perforiranim diskom u obliku diska, kao i staklenim koncentričnim sa preljevnom cijevi i sa njom tvori vodeni zatvarač.

Slični patenti:

Pronalazak se odnosi na projektovanje kontaktnih uređaja za apsorpcione ploče, ispravljačke i druge uređaje za prenos toplote i mase opremljenih prelivnim uređajima, a može se koristiti u hemijskoj, gasnoj, petrohemijskoj, prehrambenoj, energetskoj, rudarskoj i srodnim industrijama.

Pronalazak se odnosi na opremu za prenos mase u oblasti prerade ugljovodoničnih sirovina, hemijskih i prehrambenih proizvoda, a posebno na uređaje za rektifikaciju, apsorpciju naftnih derivata, hemijskih i prehrambenih proizvoda odvajanjem proizvoda tačkom ključanja u procesu prenosa mase između tečnost i paru (gas), a mogu naći primenu u preradi nafte, hemijskoj, petrohemijskoj, gasnoj, prehrambenoj industriji. Rektifikaciona kolona uključuje kućište sa procesnim spojevima, tacne sa parnim cevima i prelivnim uređajima, kao i kape sa vertikalnim prorezima. Horizontalni rubovi utora za kapice opremljeni su oštricama smještenim sa vani kape radijalno i horizontalno. Tehnički rezultat je povećanje efikasnosti procesa prijenosa mase u destilacijskoj koloni u cjelini. 3 ill.

Pronalazak se odnosi na poboljšanu metodu za proizvodnju para-terc-butilfenola alkilacijom fenola sa izobutilenom na heterogenom sulfonskom katalizatoru katjone, odvajanjem reakcione mase koja sadrži fenol, para-terc-butilfenol, orto-terc-butilfenol, 4-di-terc-butilfenol, nečistoće visokog ključanja, vakuum rektifikacija u dvije kolone sa selekcijom fenola i orto-terc-butilfenola u obliku destilata. U ovom slučaju, reakciona masa se podvrgava rotacionom isparavanju kako bi se od nje odvojile nečistoće visokog ključanja, komercijalni proizvod se izoluje u dodatnoj destilacionoj koloni u obliku destilata, a na vakuum liniji nekondenzirane pare para. -terc-butilfenol se hvata apsorpcijom, dna kolone za odvajanje komercijalnog proizvoda koja sadrži 2,4-di-terc-butilfenol i para-terc-butilfenol se reciklira u korak alkilacije fenola sa izobutilenom. Pronalazak se takođe odnosi na uređaj za sprovođenje postupka za proizvodnju para-terc-butilfenola. Metoda omogućava da se dobije proizvod visokog stepena čistoće i visokog prinosa. 2 n.p. f-ly, 1 ill.

Pronalazak se odnosi na oblast radionuklidne tehnologije i može se koristiti i u tehnološkim procesima, korištenjem molekularnog tricijuma i spojeva koji sadrže tritij, te za dubinsko prečišćavanje ispuštanja plina iz tritijuma iz poduzeća nuklearne industrije pri rješavanju ekoloških problema. Metoda za prečišćavanje gasova iz vodene pare sa tricijam je da se protok gasa dovodi sa dna kolone za izmjenu izotopa protivstrujne faze koja je napunjena u spiralu. prizmatična mlaznica od nerđajućeg čelika, a protok se dovodi sa vrha stuba prirodna voda, a proces se odvija na sobnoj temperaturi, a visina kolone se bira na osnovu potrebnog stepena gasnog detritusa. Tehnički rezultat pronalaska je povećanje stepena prečišćavanja i prelazak na kontinuirani način procesa detritacije gasa. 2 ilustr., 1 tab., 2 pr.

Pronalazak se odnosi na uređaj za izvođenje termodestruktivnih procesa za preradu ostataka teške nafte, koji se može koristiti u preradi nafte, petrohemijskoj i gasnoj industriji. Uređaj, koji je reakciono-destilacioni aparat, sadrži kućište, komoru za sagorevanje, armature za snabdevanje sirovinama, gorivom, oksidacionim gasom i uklanjanje produkta reakcije i gasova sagorevanja. U ovom slučaju, komora za sagorijevanje se nalazi u donjem dijelu aparata i hermetički je spojena sa tijelom aparata pomoću spojnice; u donjem dijelu komore za sagorijevanje nalazi se priključak za dovod vode, a ulazni priključak za sirovine nalazi se iznad ulaznog priključka za produkt sagorijevanja i između njih se nalazi dio za miješanje; Iznad ulaza sirovine postoje još najmanje dvije sekcije: separacija i kondenzacija pare. Tehnički rezultat je smanjenje potrošnje energije, potrošnje metala i dimenzija opreme, povećanje operativne pouzdanosti i sigurnosti zbog činjenice da se eliminira mogućnost koksovanja i izgaranja cijevi. 5 ill.

Pronalazak se može koristiti u koksnoj industriji. Rektifikaciona kolona za instalaciju za odloženo koksovanje sadrži deo za ojačavanje (1) sa destilacionim pločama (26) i deo za skidanje (2), u kojem se nalazi komora za pranje (27) i kosi pregrada (33) sa džepom (34). ) opremljene fitingom (10) nalaze se ) za uklanjanje superteškog gasnog ulja za koksovanje, koji se nalazi između ulaznih priključaka sirovine (6) i ulaza pare iz komore za koksovanje (7, 8). Između mlazne komore za pranje (27) i kosih pregrada (33) sa džepom (34) postavljena je međupregrada (28), opremljena razvodnim cevima (29) sa odbojnim pločama (30) i džepom (31) za uklanjanje teškog plinskog ulja kontaminiranog nakon pranja. Pronalazak omogućava smanjenje energetskog intenziteta procesa odloženog koksovanja za 1,1-1,3 puta. 1 ill.

Pronalazak se odnosi na hemijsku, petrohemijsku, metaluršku, energetsku, farmaceutsku i prehrambenu industriju. Aparat za izmjenu topline i mase sadrži kućište (1) sa cijevima za dovod i ispuštanje tekućine i plina, rotirajući bubanj (3) sa radijalnim lopaticama (6) smještenim na unutrašnjoj površini cijelom dužinom bubnja, smještenom u kućište na osovini. Bubanj (3) ima čvrstu bočnu stijenku i opremljen je krajnjim poklopcima u kojima su oko osovine napravljene radijalne rupe za prolaz plina i tekućine. Radijalne lopatice su izrađene od limenog materijala i savijene su u dva limena dela različite širine, a rupe na krajnjim poklopcima bubnja su napravljene tako da ne preklapaju krajnji deo lopatica. Pronalazak omogućava smanjenje unošenja kapljica tečnosti i, kao rezultat, povećanje efikasnosti procesa prenosa toplote i mase u sistemu gas-tečnost. 2 plate f-ly, 4 il.

Pronalazak se odnosi na uređaj za ispravljanje za prečišćavanje vode od nečistoća u obliku molekula vode koji sadrže teške izotope vodonika i kiseonika. Uređaj sadrži destilacionu kolonu koja radi pod vakuumom, isparivač, kondenzator i toplotnu pumpu. U ovom slučaju, kolona za destilaciju se sastoji od dvije koaksijalne cijevi sa prečnicima D1 i D2, sa D1>D2 i (D1-D2)/2<300 мм, со слоем насыпной насадки, расположенным в зазоре между ними, при этом распределитель жидкости вверху колонны имеет не менее 800 точек орошения па квадратный метр площади сечения насадочной части колонны. Изобретение обеспечивает повышение производительности и снижение энергетических затрат. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл., 3 пр.

1) Rektifikacija se široko koristi u industriji za potpuno odvajanje mješavina isparljivih tekućina koje su djelimično ili potpuno rastvorljive jedna u drugoj.

Suština procesa rektifikacije svodi se na izdvajanje jedne ili više tekućina u manje ili više čistom obliku iz mješavine dvije ili, općenito, više tekućina s različitim temperaturama ključanja. To se postiže zagrijavanjem i isparavanjem takve mješavine, nakon čega slijedi ponovljeni prijenos topline i mase m/d tečne i parne faze; Kao rezultat toga, dio visoko hlapljive komponente prelazi iz tekuće faze u parnu fazu, a dio manje hlapljive komponente prelazi iz parne faze u tečnu fazu.

Proces rektifikacije se izvodi u postrojenju za rektizaciju, uključujući destilacijske kolone, refluks kondenzator, hladnjak-kondenzator, grijač za početnu smjesu, te kolektore za destilat i dna. Refluks kondenzator, hladnjak-kondenzator i grijač su konvencionalni izmjenjivači topline. Glavni aparat instalacije je kolona za destilaciju, u kojoj se pare destilovane tečnosti dižu odozdo, a tečnost struji prema parama odozgo, koje se u obliku refluksa dovode u gornji deo aparata. U većini slučajeva, krajnji proizvodi su destilat (pare vrlo hlapljive komponente kondenzirane u refluks kondenzatoru, koje izlaze s vrha kolone) i dna (manje hlapljiva komponenta u tekućem obliku, koja izlazi sa dna kolone) .

Proces rektifikacije se može odvijati pri atmosferskom pritisku, kao i pri pritiscima iznad i ispod atmosferskog. Rektifikacija se vrši pod vakuumom prilikom separacije
podložni tečnim mješavinama visokog ključanja. Viši pritisci se koriste za odvajanje smjesa koje su u plinovitom stanju pri nižem tlaku. Stepen razdvajanja mješavine tekućina na njene sastavne komponente i čistoća rezultirajućeg destilata i dna zavise od toga koliko je razvijena kontaktna površina faza, a samim tim i od količine refluksne tekućine i dizajna destilacijske kolone.

Rektifikacija se može vršiti u serijama ili kontinuirano.

Glavne prednosti diskova ventila su sposobnost da obezbede efikasan prenos mase u širokom rasponu radnih opterećenja, jednostavnost dizajna, niska potrošnja metala i niska cena.

Kutije ventila se proizvode sa disk i pravougaonim ventilima; Ploče rade u režimu direktnog ili unakrsnog kretanja. U domaćoj industriji najčešće ventilske ploče sa disk ventilima su ventili s direktnim protokom. Na ploči s direktnim protokom ventila (sl.) nalaze se rupe u šahovskom obliku u koje su ugrađeni samoregulirajući disk ventili promjera, koji se mogu podići na visinu od 6-8 mm kada se para (gas) kreće.

Disk ventil je opremljen sa tri vodilice koje se nalaze u planu pod uglom od 45°; dva od ovih vodiča su duža. Osim toga, posebni graničnici su utisnuti na disk ventila kako bi se osigurao početni razmak između diska i ploče; ovo eliminiše mogućnost da se ventil „zalijepi“ za ploču (slika a, pozicija I). Pri maloj proizvodnji pare, laki dio ventila se diže (sl., pozicija II) i para izlazi kroz otvor između ventila i pločastog platna u smjeru suprotnom od smjera kretanja tekućine duž ploče. Kako se brzina pare povećava, ventil se podiže i lebdi iznad ploče (Sl., pozicija III); Sada para ulazi u tečnost kroz prstenasti prorez ispod ventila. Daljnjim povećanjem proizvodnje pare, ventil zauzima položaj u kojem para izlazi u smjeru kretanja tekućine, smanjujući razliku u razinama tekućine na ploči (sl., pozicija IV). U tom slučaju, kratka vodilica je fiksirana u posebnom izrezu na rubu rupe, osiguravajući navedenu poziciju ventila kada se podigne.

2) Diskovi ventila su pokazali visoku efikasnost u značajnim intervalima opterećenja zbog mogućnosti samoregulacije. Ovisno o opterećenju, ventil se pomiče okomito, mijenjajući otvorenu površinu poprečnog presjeka za prolaz pare, pri čemu je maksimalni poprečni presjek određen visinom uređaja koji ograničava uspon. Živa površina poprečnog presjeka parnih rupa je 10-15% površine poprečnog presjeka stupa. Brzina pare dostiže 1,2 m/s. Ventili se proizvode u obliku okruglih ili pravokutnih ploča sa gornjim ili donjim limiterom podizanja.

Graničnu brzinu pare određuju sami kontaktni elementi, koji zatrpavaju unutrašnji poprečni presjek stupa. Različiti kontaktni elementi imaju svoju maksimalnu brzinu pare u punom poprečnom presjeku stuba, koja je u rasponu od 0,5...1,2 m/s. Ovo je ujedno i maksimum propusnost stupa, koji se obično izražava masenim protokom pare (kg/h) po jedinici površine ukupnog poprečnog presjeka stuba (m"). Njegova vrijednost za različite kontaktne elemente je u rasponu od 2000. ..7000 (kg/h)/m.

3 Materijalna ravnoteža procesa izražena je opštom jednačinom

dakle ukupna potrošnja

i njegovu specifičnu potrošnju

U pravoj destilacionoj koloni, ravnoteža između faza se ne postiže i stvarna koncentracija je uvijek manja od koncentracije apsorbiranog plina u tekućini koja je u ravnoteži sa dolaznim plinom. Iz toga slijedi da je stvarni specifični protok l uvijek mora biti veća od minimalne vrijednosti lmin.

Vrijednost specifične minimalne potrošnje upijača može se odrediti formulom:

Produktivnost kolone se povećava ako ugradite dodatni spoj za uklanjanje para iz kocke. Performanse destilacijske kolone, koja stoji odvojeno od kocke, uvelike ovisi o površini spojne armature.

Da bi se povećala produktivnost i opseg stabilnog rada, ventilske ploče su izrađene od balasta. Iznad otvora ploče 1 postavljeni su limitatori podizanja 4 na posebnim nogama, a unutar njih, na nogama 7, nalazi se svjetlosni ventil 5 i balast 2. Da se ventil ne zalijepi za balast, postoje graničnici 3 i 6. Pri malom izlazu gasa, tacna radi kao obična sa disk ventilima manje težine; kada se opterećenje poveća, ventil 5 se naslanja na balast i radi zajedno sa njim kao jedan ponderisani ventil. Produktivnost kolone se povećava ako ugradite dodatni spoj za uklanjanje para iz kocke. Performanse destilacijske kolone, koja stoji odvojeno od kocke, uvelike ovisi o površini spojne armature.

4 Kako se omjer refluksa povećava, radna linija kolone se udaljava od linije ravnoteže

Posljedično se smanjuje broj kontaktnih ploča, a smanjuje se i visina stupa.

Istovremeno, kako se koeficijent refluksa povećava, količina refluksa koji teče niz kolonu se povećava, stoga se na njeno isparavanje mora potrošiti više grijaće pare - povećavaju se troškovi energije - optimizacija.

5) Zalivanje kolone je vanprojektni način njegovog rada. Kolona može ostati u ovom stanju ne više od 30...60 sekundi. Za to vrijeme flegm prvo ispunjava unutrašnju šupljinu destilacionog dijela kolone, zatim refluks kondenzator, a zatim se slučajno ispušta iz kolone kroz gornji priključak povratnog kondenzatora. Gušenje kolone se lako može čuti kao specifična buka „klokotanja“ u koloni. Da biste izbjegli poplavu jedinice za destilaciju, morate striktno slijediti preporuke za rad. Vrijedi napomenuti da do plavljenja kolone može doći čak i pri nazivnoj (ispravnoj) procesnoj snazi koja se dovodi u spremnik za isparavanje. Postoje samo tri razloga za ovo nestandardno ponašanje kolone. Prvi razlog je ili začepljenje donjeg dijela kolone pjenom, na primjer, od kaše, ili prepuna rezervoara za isparavanje prerađenom tekućinom. Ovo je direktno kršenje uputa za upotrebu u pogledu punjenja rezervoara za isparavanje. Drugi razlog je povećan napon u mreži (više od 230V), što dovodi do povećanja toplinske snage tehnološkog grijača. Treći razlog je snažno smanjenje atmosferskog pritiska ili pokušaj rada kolone u visokim planinama. Na ovaj razlog vrijedi obratiti posebnu pažnju.

6) 1 – posuda za početnu smešu; 2 – grejač; 3 – kolona za destilaciju (a-ojačavajući dio, b-ispusni dio); 4 – kotao; 5 – povratni kondenzator; 6 – razdjelnik sluzi; 7 – frižider; 8 – sakupljanje destilata; 9 – sakupljanje ostataka, 10 – frižider za ostatke.

Destilacioni stup 3 ima cilindrično tijelo, unutar kojeg su ugrađeni kontaktni uređaji u obliku ploča ili pakiranja. Od dna ka vrhu stuba pare se kreću, ulazeći u donji deo aparata iz kotla 4, koji se nalazi izvan stuba, odnosno udaljen je (kao što je prikazano na slici 3), ili se nalazi direktno ispod stuba. Para, koja je gotovo čista HC na izlazu iz kotla, postaje sve više obogaćena komponentom niskog ključanja kako se kreće prema gore i napušta gornju ploču kolone u obliku gotovo čistog HC, koji gotovo u potpunosti prelazi u parna faza na putu pare od bojlera do vrha kolone. Stoga se uz pomoć kotla stvara uzlazni tok pare. Para prolazi kroz sloj tečnosti na donjoj ploči. Isparavanje tekućine na ploči nastaje zbog topline kondenzacije pare. Pare se kondenzuju u refluks kondenzatoru 5, hlade vodom, a nastala tečnost se u razdelniku 6 deli na destilat i refluks, koji se šalje na gornju ploču kolone. Posljedično, uz pomoć refluksnog kondenzatora, u koloni se stvara silazni tok tekućine. U refluks kondenzatoru 5 mogu se kondenzirati ili sve pare koje dolaze iz kolone, ili samo njihov dio koji odgovara količini refluksa koji se vraća u kolonu. U prvom slučaju, dio kondenzata koji ostaje nakon odvajanja refluksnog kondenzata je destilat (rektificirani proizvod), odnosno gornji produkt, koji se nakon hlađenja u hladnjaku 7 šalje u kolektor destilata 8. U drugom slučaju, pare koje nisu kondenzovane u refluks kondenzatoru se istovremeno kondenzuju i hlade u frižideru 7, koji kod ovog tipa rada služi kao kondenzator-hladnjak za destilat.

Tečnost koja izlazi iz dna kolone (po sastavu bliska VC) se takođe deli na dva dela. Jedan dio, kako je naznačeno, šalje se u kotao, a drugi - ostatak (niži proizvod) nakon hlađenja vodom u frižideru 10 šalje se u sabirnicu 9.

7) Materijali za proizvodnju aparata za zavarivanje čelika su poluproizvodi koje metalurška industrija isporučuje u obliku limova, dugih i oblikovanih valjanih proizvoda, cijevi, specijalnih otkovaka i odljevaka.

Materijali moraju biti hemijski i otporni na koroziju u datom okruženju sa svojim radnim parametrima, imati dobru zavarljivost i odgovarajuću čvrstoću i plastične karakteristike u radnim uslovima, omogućavati hladnu i vruću mašinsku obradu, a takođe imati najnižu moguću cenu i biti neoskudni.

Moraju se uzeti u obzir sljedeći faktori:

Radni uslovi (pritisak i temperatura radnog medija, stepen njegove korozivnosti), priroda primene opterećenja (statičko, niskociklično, ciklično):

Mehaničke karakteristike materijala u datim uslovima rada;

Cijena materijala (uzimajući u obzir ekonomičnu upotrebu oskudnih legirajućih elemenata);

Na primjer, ako uređaj sadrži agresivno okruženje, tada su svi elementi u kontaktu s njim (tijelo, poklopac, prirubnica) čelik X18N10T, svi ostali (nosač) su čelik 3

8) Posljednjih godina, pri rekonstrukciji disk destilacijskih kolona, disk kontaktni uređaji se najčešće zamjenjuju pakiranim. Ovo se objašnjava činjenicom da nabijena kolona obezbeđuje manji pad pritiska po visini aparata, širi opseg stabilnog rada, veću efikasnost, a samim tim i veći separacioni kapacitet itd. može se instalirati, jer . Imaju veći raspon stabilnog rada.

9) Visoko vertikalni uređaji obuhvataju sve uređaje čija je visina u odnosu na nultu oznaku (u odnosu na površinu Zemlje) veća od 10 metara, a koji se postavljaju na otvorenom. Ako se uređaj nalazi u radionici, tada je dizajniran da se prevrne ako je njegova visina veća od 5 prečnika.

Obračun preokreta uključuje:

1) Proračun trupa na osnovu trenutnih opterećenja;

2) Proračun karoserije za prevrtanje pri minimalnom opterećenju bez punjenja;

3) Proračun nosača suknje za drobljenje;

4) Proračun potpornog prstena za savijanje.

1 – tijelo; 2 – nosač suknje; 3 – potporni prsten; 4 – temeljni vijak

Djelovanjem opterećenja vjetrom nastaje preokretni moment vjetra koji teži da otkine oslonac od temelja, pa otuda i prvi opasni dio. Drugi opasan dio je područje zavarivanja između tijela i potporne školjke.

Svrha obračuna: odrediti silu koju izaziva vjetar, tj. opterećenje vjetrom, njegov moment vjetra i dimenzije oslonca temeljnog prstena i potreba za ugradnjom temeljnih vijaka. Problem se rješava metodom izračunavanja fleksibilnosti kruto fiksiranog štapa.

Procedura obračuna:

1. Opterećenja vjetra djeluju na aparat u horizontalnoj ravnini. Istovremeno, izazivaju momente savijanja i prevrtanja vjetra. Pri proračunu se cijela visina dijeli na dijelove od 10 m. Centar mase se nanosi na sredinu svake sekcije. Kada je izložena vjetru, središnja linija odstupa od ravnotežnog položaja, formirajući elastičnu liniju. Istovremeno, u svakoj sekciji postoji i odstupanje centara mase. Elastične sile teže da vrate sistem u ravnotežni položaj. U ovom slučaju se javlja pojava slična oscilacijama elastičnog sistema.

2. Moment vjetra: (1)

3. Opterećenje vjetrom:

4. Prema pronađenom MV:

- prema minimalnoj težini za prevrtanje

Proračun temeljnih vijaka. Ako po uslovu negativan, to znači da je moment vjetra veći od momenta težine. Stoga je potrebno ugraditi temeljne vijke. Ako vrijednost pozitivno, zatim 4-8 vijaka M36.

Prema maksimalnoj težini za kompresiju potporne školjke

Određivanje debljine potpornog prstena. Provjera zavarenog šava, provjera stabilnosti oblika potporne školjke od težine aparata.

Stabilnost potporne ljuske provjerava se iz uslova:

– dozvoljena aksijalna tlačna sila

Ako je školjka opterećena unutrašnjim viškom pritiska. Debljina zida određuje se formulom:
,

Gdje S– minimalna debljina ljuske, uključujući dodatak za koroziju; P– projektovani pritisak, uključujući hidrostatički pritisak; D– unutrašnji prečnik, isključujući dodatak za koroziju; φ – omjer čvrstoće zavarenog/osnovnog materijala; [σ] – maksimalno dopušteno vlačno naprezanje pri projektnoj temperaturi, kg/cm 2 ; C– strukturno povećanje, vidi

Dozvoljeni vanjski pritisak određuje se formulom: ,

gdje je [P] p – dozvoljeni vanjski pritisak u granicama plastičnosti; [P] E – dozvoljeni vanjski pritisak u granicama elastičnosti.

, ,

gdje je E modul elastičnosti ljuske na projektnoj temperaturi; n y – faktor sigurnosti stabilnosti; l – projektna dužina trupa (dužina cilindričnog dijela + 1/3 visine konveksnog dijela dna).

1. Horizontalnost ploča (određena pomoću nivelmane, ili intenzitetom mjehurića u različitim područjima ploče);

2. Disk brtve

Priprema uređaja za popravku: 1) Odstupanje od fabričke odredbe, ugradnja utikača; 2) Uklanjanje ostataka proizvoda; 3) Kuvanje na pari, pranje, proizvodi

Jedan od najčešće oštećenih dijelova stuba su dovodne i odvodne cijevi. Ovaj dio može imati sljedeće nedostatke:

– pukotina na mestu zavarivanja prirubnica;

– abrazivno trošenje;

– deformacija površine zaptivanja.

Ovi nedostaci se otklanjaju na sljedeći način:

– otklanjamo pukotinu rezanjem za zavarivanje, zavarivanjem pukotine i brušenjem zavarene pukotine;

– abrazivno habanje eliminiše se izrezivanjem oštećenog dela, žlijebljenjem cevi sa krajeva za zavarivanje, zavarivanjem cevi i brušenjem zavarene površine;

– deformacija zaptivne površine eliminiše se odsecanjem prirubnice, zatim okretanjem zaptivne površine, žlebovima za zavarivanje, zavarivanjem prirubnice i brušenjem zavarene površine.

– Izbočine na tijelu uklanjaju se maljem.

Ako je promjer do 800 mm, tada je aparat montažni (iz ladica) - ladice se rastavljaju i uklanjaju elementi koji zahtijevaju popravku.

Ako je promjer veći od 800 mm, uređaj je potpuno zavaren, tada se elementi moraju demontirati. Rastavljaju se, skidaju i popravljaju.

Ekspresni kurs rektifikacije. Glavne vrste destilacionih kolona Raspored tacni u destilacionoj koloni