Diposting di http://www.allbest.ru/

Perkenalan

Pembetulan(dari bahasa Latin rectus - benar dan facio - saya lakukan) - pemisahan campuran cairan homogen menjadi komponen yang hampir murni, berbeda titik didihnya, melalui penguapan cairan berulang kali dan kondensasi uap. Inilah perbedaan utama antara rektifikasi dan distilasi, di mana, sebagai hasil dari satu siklus evaporasi-kondensasi parsial, hanya pemisahan awal campuran cairan yang dapat dicapai. Aliran uap dan cairan selama proses rektifikasi, bergerak berlawanan arah, berulang kali bersentuhan satu sama lain dalam perangkat khusus - kolom distilasi. Bagian dari uap (atau cairan) yang keluar dari peralatan dikembalikan setelah kondensasi (untuk uap) atau penguapan (untuk cairan). Pergerakan arus kontak yang berlawanan arah ini disertai dengan proses pertukaran panas dan perpindahan massa, yang pada setiap tahap kontak berlanjut ke keadaan setimbang; pada saat yang sama, aliran uap yang naik terus-menerus diperkaya dengan uap yang lebih mudah menguap komponen dengan titik didih rendah (NC), dan cairan yang mengalir kurang mudah menguap - titik didih tinggi (HC). Menggunakan jumlah panas yang sama seperti selama distilasi, rektifikasi memungkinkan ekstraksi dan pengayaan yang lebih besar dari komponen atau kelompok komponen yang diinginkan. Rektifikasi dibedakan antara kontinyu dan periodik. Dalam kasus rektifikasi kontinyu, campuran yang akan dipisahkan diumpankan secara kontinyu kolom distilasi dan dua pecahan atau lebih, diperkaya dengan beberapa komponen dan digabungkan dengan komponen lain, terus menerus dikeluarkan dari kolom. Kolom lengkap terdiri dari 2 bagian - penguatan dan menyeluruh. Campuran awal (biasanya pada titik didih) dimasukkan ke dalam kolom, di mana campuran tersebut dicampur dengan cairan yang diekstraksi dan mengalir ke bawah perangkat kontak (pelat atau nosel) pada bagian pembuangan berlawanan dengan aliran uap yang meningkat. Setelah mencapai bagian bawah kolom, aliran cairan, yang diperkaya dengan komponen yang sangat mudah menguap, dimasukkan ke dalam kubus kolom. Di sini cairan diuapkan sebagian dengan pemanasan dengan pendingin yang sesuai, dan uap kembali masuk ke bagian pembuangan. Uap yang keluar dari bagian ini masuk ke bagian perkuatan. Setelah melewatinya, uap, yang diperkaya dengan komponen yang mudah menguap, memasuki kondensor refluks, di mana biasanya uap tersebut dikondensasikan sepenuhnya dengan zat pendingin yang sesuai. Cairan yang dihasilkan dibagi menjadi 2 aliran: distilat dan refluks. Distilat adalah aliran produk, dan surutnya pergi untuk mengairi bagian penguatan, melalui perangkat kontak yang mengalirkannya. Sebagian cairan dikeluarkan dari dasar kolom dalam bentuk residu dasar. Perbandingan jumlah refluks dengan jumlah destilat dilambangkan dengan R dan dipanggil rasio refluks. Angka ini merupakan karakteristik penting dari proses perbaikan: semakin tinggi R, semakin tinggi biaya operasional proses tersebut. Biaya panas dan dingin minimum yang diperlukan terkait dengan pelaksanaan tugas pemisahan tertentu dapat ditemukan dengan menggunakan konsep tersebut rasio refluks minimum. Rasio refluks minimum ditemukan dengan perhitungan berdasarkan asumsi bahwa jumlah perangkat kontak, atau tinggi total nosel, cenderung tak terhingga. Jika campuran awal perlu dibagi terus menerus menjadi beberapa pecahan lebih besar dari dua, maka digunakan sambungan kolom seri atau seri paralel. Pada perbaikan berkala campuran cairan awal secara bersamaan dimasukkan ke dalam kubus kolom, yang kapasitasnya sesuai dengan produktivitas yang diinginkan. Uap dari kubus masuk ke kolom dan naik ke kondensor refluks, tempat uap tersebut mengembun. DI DALAM periode awal semua kondensat dikembalikan ke kolom, yang sesuai dengan mode irigasi penuh. Kondensat kemudian dibagi menjadi refluks dan distilat. Saat distilat dipilih (baik pada rasio refluks konstan atau dengan perubahannya), pertama-tama komponen yang sangat mudah menguap dikeluarkan dari kolom, kemudian komponen yang cukup mudah menguap, dan seterusnya. Fraksi (atau fraksi) yang diperlukan dipilih ke dalam koleksi yang sesuai . Pengoperasian berlanjut hingga campuran yang dimuat pada awalnya diproses sepenuhnya. Peralatan yang digunakan untuk rektifikasi - kolom rektifikasi - terdiri dari kolom itu sendiri, tempat terjadinya kontak berlawanan arah antara uap dan cairan, dan perangkat tempat terjadi penguapan cairan dan kondensasi uap - kubus dan kondensor refluks. Kolom adalah silinder berongga yang berdiri secara vertikal, di dalamnya dipasang pelat (perangkat kontak dengan berbagai desain) atau sepotong bahan berbentuk - nosel - ditempatkan. Kondensor kubus dan refluks biasanya merupakan penukar panas shell-and-tube (tungku tabung dan evaporator putar juga digunakan). Tujuan dari baki dan nosel adalah untuk mengembangkan permukaan antarmuka dan meningkatkan kontak antara cairan dan uap. Pelat tersebut biasanya dilengkapi dengan alat untuk mengalirkan cairan. Sebagai pengepakan kolom distilasi, biasanya digunakan cincin yang diameter luarnya sama dengan tingginya. Yang paling umum adalah cincin Raschig dan berbagai modifikasinya. Baik dalam kolom kemasan maupun kolom cakram, energi kinetik uap digunakan untuk mengatasi hambatan hidrolik perangkat kontak dan untuk menciptakan sistem dispersi dinamis uap - cair dengan permukaan antarmuka yang besar. Ada juga kolom distilasi dengan suplai energi mekanik, dimana sistem terdispersi dibuat dengan memutar rotor yang dipasang sepanjang sumbu kolom. Perangkat putar memiliki penurunan tekanan yang lebih rendah terhadap ketinggian, yang sangat penting untuk kolom vakum. Perhitungan kolom distilasi dilakukan untuk menentukan dimensi geometris utama kolom - diameter dan tinggi. Kedua parameter tersebut sangat ditentukan oleh mode operasi hidrodinamik kolom, yang pada gilirannya bergantung pada kecepatan dan sifat fisik fase, serta jenis pengepakan. Rektifikasi banyak digunakan baik pada skala industri, preparatif, dan laboratorium, seringkali dikombinasikan dengan proses pemisahan lainnya seperti adsorpsi. Ekstraksi dan kristalisasi. Rektifikasi juga berlaku untuk produksi fraksi individu dan hidrokarbon individu dari bahan baku minyak bumi di industri penyulingan minyak dan petrokimia. Rektifikasi banyak digunakan di banyak industri: kimia kokas, kimia kayu, makanan, industri kimia-farmasi, dll. Baru-baru ini, rektifikasi menjadi semakin praktis sehubungan dengan pemecahan masalah penting seperti pemurnian zat dan isolasi bahan. komponen berharga dari limbah atau campuran alami. Ini termasuk isolasi isotop stabil dari sejumlah unsur ringan. Rektifikasi sebagai metode pembersihan memiliki sejumlah keunggulan yang tidak dapat disangkal, di antaranya yang paling signifikan adalah bahwa prosesnya tidak memerlukan penggunaan bahan-bahan yang dapat menjadi sumber pencemaran.

1. Persyaratan desain kolom distilasi

Biasanya kolom distilasi dibuat dalam bentuk silinder yang diisi dengan alat distribusi khusus untuk membuat permukaan kontak antara fase cair yang mengalir ke bawah dari atas dan uap yang naik ke arahnya. Perancangan kolom distilasi biasanya dipandu oleh persyaratan desain peralatan kimia (biaya rendah, kemudahan perawatan, kinerja tinggi, kekuatan, ketahanan korosi, daya tahan, dll.) Selain itu, persyaratan khusus berikut untuk desain kolom harus diperhitungkan:

Kolom harus mempunyai kapasitas keluaran maksimum untuk fase uap dan cair;

Perangkat kontak harus menyediakan permukaan kontak maksimum antar fase dengan efisiensi perpindahan massa maksimum;

Kolom harus beroperasi secara stabil dan seragam pada seluruh penampang di bawah berbagai macam beban;

Resistansi hidrolik switchgear harus minimal. Keinginan untuk memenuhi persyaratan ini secara maksimal, serta sifat spesifik dari campuran yang akan dipisahkan (pembangkitan panas, agresivitas, kokas, pembentukan termopolimer, dll.), mengarah pada berbagai jenis kolom distilasi.

2. Klasifikasi perangkat kolom

2.1 Klasifikasi berdasarkan gerak relatif fase

Fitur perangkat lintas arus dan pencampuran lengkap adalah bahwa interaksi fase dalam perangkat ini dilakukan dengan menggelembungkan fase uap melalui fase cair. Oleh karena itu, kelompok-kelompok ini biasanya digabungkan dengan nama umum kolom gelembung; karena uap yang menggelegak melalui lapisan cairan terjadi pada pelat-pelat yang dilengkapi dengan alat khusus untuk memasukkan uap dan cairan yang mengalir, kedua kelompok kolom distilasi ini disebut juga berbentuk cakram. Kolom pencampuran lengkap berbeda dari kolom aliran silang terutama karena tidak adanya perangkat pelimpah untuk cairan. Cairan mengalir ke pelat di bawahnya melalui lubang yang sama tempat uap naik. Akibatnya, disebut pelat pencampur lengkap gagal. DI DALAM kolom aliran balik dan kolom aliran langsung aliran uap berinteraksi dengan cairan yang mengalir dalam bentuk lapisan tipis di atas permukaan nosel khusus. Oleh karena itu, kedua kelompok kolom distilasi ini biasanya digabungkan dengan nama umum film atau dikemas. Yang paling luas adalah kolom gelembung. Ruang kerja kolom-kolom ini dibagi menjadi beberapa bagian yang dibentuk oleh pelat-pelat.

2.2 Klasifikasi pelat

Saat menghitung secara kuantitatif pengoperasian kolom distilasi, konsep tersebut digunakan pelat teori(perangkat kontak hipotetis di mana kesetimbangan termodinamika terbentuk antara aliran uap dan cairan yang meninggalkannya, yaitu konsentrasi komponen aliran ini dihubungkan satu sama lain melalui koefisien distribusi). Setiap kolom distilasi nyata dapat diasosiasikan dengan kolom dengan sejumlah pelat teoretis tertentu, yang aliran masukan dan keluarannya, baik dalam ukuran maupun konsentrasi, bertepatan dengan aliran kolom nyata. Berdasarkan ini, tentukan efisiensi kolom sebagai rasio jumlah pelat teoretis yang sesuai dengan kolom ini dengan jumlah pelat yang dipasang sebenarnya. Untuk kolom yang dikemas, nilai HETP (tinggi yang setara dengan pelat teoritis) dapat ditentukan sebagai rasio tinggi lapisan yang dikemas dengan jumlah pelat teoretis yang setara dalam aksi pemisahannya.

A) kolom topi(Gbr. a) paling sering digunakan dalam unit distilasi. Uap dari pelat sebelumnya masuk ke pipa uap pada tutupnya dan menggelembung melalui lapisan cairan yang sebagian tutupnya terendam. Saat menggelembungkan uap melalui cairan, ada tiga mode penggelembungan yang dibedakan:

mode gelembung (gelembung uap dalam bentuk gelembung individu membentuk rantai di dekat dinding tutupnya);

mode jet (gelembung uap individu bergabung menjadi aliran berkelanjutan);

mode obor (gelembung uap individu bergabung menjadi aliran umum yang terlihat seperti obor).

Tutupnya memiliki lubang atau celah bergerigi yang membagi uap menjadi aliran-aliran kecil untuk meningkatkan permukaan kontaknya dengan cairan. Tabung pelimpah berfungsi untuk menyuplai dan mengalirkan cairan serta mengatur ketinggian cairan pada pelat. Area utama perpindahan massa dan pertukaran panas antara uap dan cairan, seperti yang ditunjukkan oleh penelitian, adalah lapisan busa dan percikan di atas pelat, yang tercipta sebagai akibat dari gelembung uap. Ketinggian lapisan ini tergantung pada ukuran tutupnya, kedalaman perendamannya, kecepatan uap, ketebalan lapisan cairan pada pelat, sifat fisik cairan, dll.

Perlu dicatat bahwa, selain pelat tutup, katup, beralur, berbentuk S, serpihan, kegagalan, dan desain pelat lainnya juga digunakan. Keuntungan baki berbentuk tutup adalah pengoperasian yang memuaskan dalam berbagai muatan cairan dan uap, serta biaya pengoperasian yang rendah.

B) piring saringan(Gbr. b) digunakan terutama untuk rektifikasi alkohol dan udara cair. Beban cairan dan uap yang diizinkan untuk mereka relatif kecil, dan sulit untuk mengatur mode operasinya. Cairan dan uap melewati setiap lubang secara bergantian tergantung pada rasio tekanannya. Pelat memiliki resistansi rendah, efisiensi tinggi, beroperasi di bawah beban berat dan desain sederhana. Pertukaran massa dan panas antara uap dan cairan terutama terjadi pada jarak tertentu dari dasar pelat dalam lapisan busa dan semprotan. Tekanan dan kecepatan uap yang melewati lubang jaring harus cukup untuk mengatasi tekanan lapisan cairan pada pelat dan menciptakan ketahanan terhadap pembengkakan melalui lubang. Pelat saringan diperlukan instal secara horizontal untuk memastikan lewatnya uap melalui semua lubang pelat, serta untuk mencegah cairan menetes melalui lubang tersebut. Biasanya diameter lubang pelat ayakan diambil pada kisaran 0,8-8,0 mm.

V) pelat katup menempati posisi tengah antara tutup dan saringan. Cakram katup telah menunjukkan efisiensi tinggi pada interval beban yang signifikan karena kemungkinan pengaturan mandiri. Tergantung pada beban, katup bergerak secara vertikal, mengubah luas penampang terbuka untuk aliran uap, sedangkan penampang maksimum ditentukan oleh ketinggian perangkat yang membatasi kenaikan. Luas penampang hidup lubang uap adalah 10-15% dari luas penampang kolom. Kecepatan uapnya mencapai 1,2 m/s. Katup dibuat dalam bentuk pelat bulat atau persegi panjang dengan atas atau lebih rendah pembatas angkat. Baki yang dirangkai dari elemen berbentuk S memastikan pergerakan uap dan cairan dalam satu arah, membantu menyamakan konsentrasi cairan pada pelat. Luas penampang aktif pelat adalah 12-20% dari luas penampang kolom. Berbentuk kotak persilangan elemen menciptakan kekakuan yang signifikan, memungkinkannya dipasang pada cincin penyangga tanpa penyangga perantara dalam kolom dengan diameter hingga 4,5 m.

G) mengalir Pelat venturi dirangkai dari lembaran tersendiri, ditekuk sehingga arah aliran uap mendatar. Saluran untuk aliran uap memiliki profil penampang tabung Venturi, yang memaksimalkan penggunaan energi uap dan mengurangi hambatan hidrolik. Aliran uap dan cairan diarahkan ke satu arah, yang menjamin pencampuran dan kontak fasa yang baik. Dibandingkan dengan baki tutup, kecepatan uap bisa lebih dari dua kali lipat. Desainnya fleksibel dan tidak memungkinkan cairan bocor sehingga mengurangi efisiensi. Kapasitas penahan yang rendah (30-40% dibandingkan dengan pelat penutup) merupakan fitur berharga saat memproses cairan yang peka terhadap panas. Jarak antar pelat dipilih dalam kisaran 450-900 mm. Baki kaskade berhasil digunakan dalam instalasi yang memerlukan penyediaan uap dan cairan berkecepatan tinggi.

D) pelat kisi terbuat dari lembaran stempel dengan slot persegi panjang atau dirakit dari strip. Kebutuhan struktur pendukung ditentukan oleh ketebalan logam dan diameter kolom. Jarak antar pelat biasanya 300-450 mm. Performa lebih baik, dibandingkan pelat penutup, pada beban maksimum.

e) pelat bergelombang dibuat dengan cara dicap dari lembaran berlubang setebal 2,5-3 mm berbentuk gelombang sinus. Kekakuan struktur memungkinkan penggunaan logam tipis. Arah gelombang pada pelat yang berdekatan adalah tegak lurus. Kedalaman gelombang dipilih tergantung pada cairan yang diproses. Karena semakin besar turbulensi cairan, efisiensi pelat bergelombang semakin tinggi. Dan risiko penyumbatan lebih kecil dibandingkan pelat datar. Ukuran gelombang meningkat seiring bertambahnya beban desain oleh cairan. Rasio tinggi gelombang dengan panjangnya dipilih dalam kisaran 0,2-0,4. Pelat dalam kolom ditempatkan pada jarak 400-600 mm satu sama lain.

Dan) kolom yang dikemas telah tersebar luas di industri (lihat Gambar c). Merupakan alat berbentuk silinder yang diisi dengan bahan inert berupa potongan-potongan dengan ukuran tertentu atau benda yang dikemas berbentuk, misalnya cincin, bola untuk meningkatkan permukaan kontak fasa dan mengintensifkan pencampuran fasa cair dan uap.

Untuk melakukan proses rektifikasi digunakan perangkat berbagai desain sebagian besar tipe kolom. Berdasarkan jenis perangkat kontak, perangkat pengepakan, cakram, dan film dibedakan. Ruang lingkup penerapan perangkat tertentu ditentukan oleh sifat campuran yang dipisahkan, produktivitas, dll.

Beras. 6.9.1. Peralatan kolom dari jenis utama:

a - nosel; b - berbentuk cakram; c - film; 1 - badan perangkat; 2 - distributor; 3 - jaringan pembatas; 4 - nosel; 5 - jaringan pendukung; 6 - piring; 7 - perangkat transfer; 8 - permukaan kontak.

Beras. 6.9.2. Pola aliran dasar uap dan cairan pada zona kontak:

a - arus balik; b - aliran maju; c - arus silang.

Menurut metode pengorganisasian pergerakan relatif aliran kontak cairan dan uap, perangkat kontak dengan pergerakan fase arus berlawanan, arus searah, dan aliran silang dibedakan (Gbr. 6.9.2). Terlepas dari pola aliran dalam perangkat kontak individu (tahap kontak), sebagai aturan, terdapat aliran balik uap dan cairan di seluruh peralatan secara keseluruhan.

Kolom yang Dikemas telah menemukan penerapannya dalam kasus di mana perlu untuk memastikan sejumlah kecil retensi cairan di kolom, penurunan tekanan yang kecil, serta untuk produksi skala kecil. Jenis pengepakan diciptakan (Cincin pall, logam diperluas, jerat, dll.) yang ternyata cukup efektif pada kolom berdiameter besar.

Jenis utama nozel. Lampirannya adalah padatan berbagai bentuk, yang dimuat ke badan kolom dalam jumlah besar atau diletakkan dengan cara tertentu. Permukaan nozel yang dikembangkan memberikan permukaan kontak yang signifikan antara uap dan cairan. Banyak modifikasi desain badan kemasan yang diketahui, tipe utamanya ditunjukkan pada Gambar. 6.9.3.

Cincin Raschig terbuat dari berbagai bahan, yang menjamin keserbagunaannya penggunaan praktis. Namun, cincin Raschig memiliki kinerja yang relatif rendah dan ketahanan yang relatif tinggi. Yang terakhir membatasi penggunaannya untuk proses vakum. Berbagai modifikasi cincin Raschig yang dibuat - Cincin Pall, cincin Borad, dan lainnya memungkinkan untuk memperoleh karakteristik kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan cincin Raschig.

Beras. 6.9.3. Elemen nozel tidak beraturan:

1-4 – Cincin Raschig, Lessing, Pall dan cincin dengan sekat berbentuk salib; 5, 6 – pegas bulat dan segitiga; 7, 9 – nozel Intallox keramik dan logam yang dicap; 8 – nosel Berl

Karena kebutuhan untuk membuat nozel dengan ketahanan hidrolik yang rendah, berbagai pilihan peletakan reguler badan pengepakan, pengepakan balok, serta pengepakan yang terbuat dari jaring dengan berbagai desain.

Yang biasa termasuk nozel, yang susunan elemennya dalam volume kolom tunduk pada tatanan geometris tertentu, menciptakan saluran teratur untuk lewatnya elemen. Contoh lampiran tersebut ditunjukkan pada Gambar 6.9.4.

Elemen nosel bidang-paralel 1 dapat dibuat dari papan, kaca, pelat logam atau jaring.

Lampiran Sulzer 2 terdiri dari lapisan-lapisan jaring bergelombang atau lembaran logam berlubang yang berselang-seling, dengan gelombang-gelombang pada lapisan-lapisan yang berdekatan diputar ke arah yang berlawanan.

Nosel Goodlow 3 (kadang-kadang disebut nosel Panchenkov) adalah stocking jaring spiral yang dilipat. Paket bengkok seperti itu ditumpuk berlapis-lapis dalam satu kolom. Aliran uap melewatinya di celah-celah di antara lapisan jaring.

Nosel paket miring 4 adalah tas persegi panjang yang terbuat dari lapisan stocking mesh yang diletakkan di dalamnya, yang dipasang pada sudut 45-60° satu sama lain (atau secara vertikal).

Beras. 6.9.4. Lampiran biasa:

1 – bidang sejajar; 2 – Sulzer; 3 – selamat tinggal; 4 – kumpulan dengan bagian miring

Karakteristik dimensi utama nozel adalah luas permukaan spesifik dan volume bebas. Di bawah permukaan spesifik nosel F memahami total permukaan semua benda yang dikemas per satuan volume peralatan. Satuan SI adalah m 3 /m 3 . Semakin besar luas permukaan spesifik nosel, semakin tinggi efisiensinya, tetapi semakin besar hambatan hidroliknya dan semakin rendah produktivitasnya.

Volume bebas nosel ε dipahami sebagai total volume rongga antara badan nosel dalam satuan volume peralatan. Satuan SI adalah m 3 /m 3 . Semakin besar volume bebas nosel, semakin tinggi kinerjanya, semakin rendah resistensi dan efisiensinya. Ketika ukuran benda yang dikemas bertambah, produktivitas meningkat, namun pada saat yang sama efisiensi pemisahan menurun.

Beras. 6.9.5. Distributor cair:

7 – pelat berlubang; 2 – pelat dengan pipa; 3 – pelat dengan reflektor jet miring; 4 – penyemprot cairan induk bertekanan

Untuk mencegah penyebaran cairan ke dinding kolom, pengepakan dimasukkan ke dalam kolom dalam lapisan terpisah dengan ketinggian 1,5 hingga 3 m.Distributor berbagai desain dipasang di antara lapisan pengepakan (Gbr. 6.9.5 ).

Nosel ditempatkan pada jaringan dan pelat distribusi pendukung. Penampang bebas perangkat tersebut harus sebesar mungkin dan mendekati nilai volume bebas nosel. Agar nosel bekerja secara efektif, permukaan elemen nosel harus dibasahi dengan baik oleh cairan.

Hidraulik Kolom Terkemas. Tergantung pada beban uap dan cairan dalam kolom, sifat interaksi di antara keduanya berubah, dan ini menentukan kecepatan uap maksimum dalam kolom padat. Pada nilai beban uap dan cairan tertentu, jumlah cairan yang tertahan di dalam nosel dan hambatan hidrolik lapisan nosel meningkat tajam. Mode ini disebut kolom banjir dan dianggap sebagai batas atas operasi stabilnya.

Kolom disk. Dalam kolom baki, uap (atau gas) melewati lapisan cairan di atas baki. Dalam hal ini, uap dipecah menjadi gelembung-gelembung kecil dan semburan-semburan yang kecepatan tinggi bergerak dalam cairan. Sistem gas-cair terbentuk, yang disebut busa. Pengoperasian kolom disk ditunjukkan pada gambar.

Beras. 6.9.7. Jenis utama pelat distilasi:

I – kegagalan kisi; II – kegagalan jaring; III – saringan aliran silang; IV - tutup (a, b, c - kapsul, terowongan dan tutup beralur); V – dari elemen berbentuk S; VI - katup (a, b, c, d); VII – jet (a, b); VIII - pusaran (a - struktur elemen pusaran); 1 – badan kolom; 2 – kanvas (alas) pelat; 3 – lubang untuk lewatnya uap; 4 – pipa pelimpah; 5 – kantong segmen pembuangan; 6 – pelat pembuangan (partisi); 7 – pipa uap; 8 – topi; 9 – katup; 10 – pembatas pengangkatan katup; 11, 12 – lekukan berbentuk kain pelat; 13 – potongan elemen pusaran; 14 – reflektor (p dan g – arah pergerakan uap dan cairan)

Desain utama pelat distilasi ditunjukkan secara skematis pada Gambar. 6.9.7.

Yang paling sederhana adalah pelat kegagalan kisi(Gbr. 6.9.7, SAYA), kanvas yang memiliki deretan celah yang tersusun secara geometris (berukuran kira-kira 10 x 150 mm), tempat uap mengalir ke atas, menggelembung melalui lapisan cairan pada pelat, dan melalui bagian mana kelebihan cairan mengalir (jatuh) ke dalam mengalir ke pelat di bawahnya.

Pelat seperti itu sangat sensitif terhadap perubahan beban cairan, dengan perubahan dimana dari beban yang dihitung sebesar 20-30% pelat dapat tersedak atau tidak menahan lapisan cairan di atas kanvas. Efek yang sama akan terjadi ketika beban berfluktuasi antar pasangan.

Pelat gelombang lubang(Gbr. 6.9.7, II) adalah kisi yang ditingkatkan. Kanvasnya tidak ada retakan, melainkan lubang dengan diameter 10-15 mm. Profil penampang kanvas berbentuk sinusoidal. Hal ini memungkinkan Anda untuk memisahkan zona saluran uap utama (tikungan atas pelat) dan drainase cairan (tikungan bawah pelat). Lapisan cairan pada pelat tertahan di atas lipatan atas, sehingga uap menggelembung melalui lapisan ini. Baki ini dirancang untuk kolom berdiameter kecil dan digunakan pada kolom stabilisasi bensin dan kolom pemisahan gas hidrokarbon.

Kedua pelat ( SAYA Dan II pada Gambar. 6.9.7.) mengalami kegagalan, dan kolom dengan pelat tersebut beroperasi dalam mode aliran balik uap dan cairan. Sisanya ditunjukkan pada Gambar. 6.9.7 pelat berbentuk aliran silang, mis. cairan di atasnya tidak bergerak menuju aliran uap, melainkan tegak lurus atau membentuk sudut mendekati garis lurus.

Tergantung pada besarnya beban zat cair, alirannya dari pelat ke pelat dilakukan dalam satu, dua atau lebih aliran (Gbr. 6.9.8).

Beras. 6.9.8. Diagram aliran cairan pada baki dengan perangkat luapan:

a – aliran tunggal; b – dua aliran; c – tiga aliran; g – empat aliran; d – dengan gerakan melingkar cairan; e – dengan pergerakan cairan searah pada pelat yang berdekatan; g, h – tipe kaskade; dan - dengan sekat saluran pembuangan berbentuk bulan sabit.

Yang paling sederhana dari jenis pelat ini adalah saringan (lubang) pelat aliran silang. Kanvasnya memiliki lubang dengan diameter 4 - 12 mm di seluruh areanya, kecuali dua segmen berlawanan tempat pipa pembuangan berada. Pipa-pipa ini dinaikkan di atas permukaan pelat hingga ketinggian 20–40 mm (ketinggian saluran pembuangan adalah ketinggian lapisan cairan yang menggelegak di pelat), dan ujung lainnya (bawah) tidak mencapai permukaan pelat sebesar 30–50mm. Untuk mencegah aliran uap masuk ke pipa pembuangan, ujung bawahnya direndam dalam lapisan cairan setinggi tidak lebih dari 50 mm, yang dibuat oleh batang penyangga di depan bagian pelat yang berlubang. Segel air yang dihasilkan mencegah uap masuk ke pipa pembuangan. Alat pelimpah tidak hanya berbentuk pipa pembuangan, tetapi juga berbentuk sekat yang tersegmentasi (IV, beras. 6.9.7), yang memotong volume segmental dari ruang uap tempat cairan dituangkan dari satu pelat ke pelat lainnya.

Pada pipa pembuangan (atau segmen), level cairan biasanya lebih tinggi dari level pada baki di bawahnya dengan jumlah yang menyeimbangkan ketahanan hidrolik baki. Oleh karena itu, jarak antara pelat tidak boleh kurang dari kolom cairan di perangkat pembuangan.

Sebaliknya, jarak antar pelat (plate pitch) sebenarnya diatur dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

· pemisahan percikan cairan dari aliran uap yang muncul dari lapisan yang menggelembung dan, oleh karena itu, pengurangan aliran cairan ke pelat di atasnya;

· Kemungkinan akses manusia ke ruang antar pelat selama perbaikan dan pemeriksaan pelat.

Berdasarkan kondisi ini, dokumen peraturan mengatur jarak pelat tergantung pada diameter kolom dari 300 hingga 900 mm.

Pelat saringan (lihat Gambar 6.9.7, AKU AKU AKU) digunakan dalam kolom berdiameter kecil (hingga 2,0-2,5 m). Saat ini varian pelat ayakan yang sering digunakan, yang kanvasnya terbuat dari logam yang diperluas. Aliran uap, melewati kanvas seperti itu, menyimpang dari vertikal dan, ketika keluar dari lapisan gelembung, diarahkan pada sudut 40-60° terhadap horizontal. Untuk mengintensifkan pengoperasian pelat di sepanjang jalur keluarnya uap dari lapisan gelembung, elemen spatbor yang terbuat dari lembaran diperluas yang sama dipasang secara miring. Ketika mengenai unsur-unsur ini, campuran uap-cair dipisahkan: cairan mengalir seperti lapisan film ke bawah unsur ke dalam zona menggelembung, dan uap melewati celah-celah ke dalam ruang antar lempeng. Pelat tersebut memiliki ketahanan hidrolik yang sangat rendah (0,1-0,2 kPa) dan memberikan efisiensi proses perpindahan massa yang cukup tinggi.

Beras. 6.9.9 Skema pengoperasian pelat logam yang diperluas:

1 – badan kolom; 2 – dinding kantong pembuangan; 3 – kain piring; 4 – elemen spatbor terbuat dari logam yang diperluas

Kerugian dari pelat tersebut (serta varian pelat ayakan lainnya) adalah bahwa dengan sedikit ketidakhorizontalan atau tonjolan atau penyok lokal pada kain pelat, ia bekerja secara tidak merata di seluruh area - cairan jatuh ke titik-titik di bawahnya, dan uap keluar tanpa menggelembung di titik-titik di atasnya. Akibatnya efisiensi pelat menurun.

Salah satu jenis pelat yang tertua dari segi lama pemakaiannya dan masih tersebar luas adalah pelat penutup(lihat Gambar 6.9.7, IV) dengan tutup bulat (kapsul). Perbedaannya dengan sebelumnya adalah adanya pipa di setiap lubang untuk lewatnya uap 7 ketinggian tertentu di mana tutupnya dipasang 8 dengan slot untuk aliran uap di sepanjang tepi bawahnya. Alat semacam itu memungkinkan aliran uap dimasukkan ke dalam lapisan cairan pada pelat yang sejajar dengan bidangnya dan dipecah menjadi banyak pancaran kecil. Selain itu, counter jet dari tutup yang berdekatan bertabrakan dan menciptakan turbulensi di zona antar tutup, sehingga meningkatkan efisiensi baki. Memang, dalam sebagian besar kasus, efisiensinya rata-rata Dalam praktiknya, pelat seperti itu adalah yang terbesar - 0,6-0,8.

Ada jumlah yang besar modifikasi pelat tutup, berbeda dalam desain atau bentuk tutupnya. Tiga dari modifikasi ini ditunjukkan pada Gambar. 6.9.7 (IV, a; IV, b Dan IV, c).

Yang pertama adalah piring dengan tutup bundar yang dijelaskan di atas. Pelat seperti itu bersifat universal, telah ditemukan penerapannya di berbagai kolom - dari kolom pemisahan gas hingga kolom atmosfer dan vakum. Yang terakhir ini jarang digunakan karena tingginya konsumsi logam pada pelat dan kerumitan pembuatan dan pemasangan.

Modifikasi kedua (IV, b) – Ini adalah pelat dengan tutup persegi panjang (terowongan) yang dicor atau dicap, digunakan pada tahun 1930-40an di kolom perusahaan Foster-Wheeler (AS) untuk memisahkan bahan bakar minyak menjadi fraksi minyak.

Modifikasi ketiga (IV, c) – Ini adalah pelat beralur, kekhasannya adalah tidak adanya kain pelat. Talang baja dipasang sebagai gantinya 2, di antaranya celah terbentuk untuk lewatnya uap. Slotnya ditutup dengan penutup 8, memiliki celah di sepanjang tepinya, panjang setiap tutup sesuai dengan panjang celah di antara talang. Cairan bergerak melalui selokan menuju saluran pembuangan; dan uap menggelembung melalui celah tutupnya.

Pada 1960-an dan 70-an, dua jenis pelat baru menggantikan pelat tutup dan beralur dalam penyulingan minyak - dari elemen berbentuk S. (V) dan katup ( VI).

Keaslian Pelat berbentuk S adalah kanvas dan tutupnya membentuk elemen yang identik (dalam penampang - Profil S), tetapi setiap tutup mempunyai celah untuk mengalirkan uap hanya pada satu sisi, mis. per satuan luas pelat yang menggelembung, aliran uap dimasukkan ke dalam cairan melalui "bagian depan" pancaran yang lebih kecil (dibandingkan dengan pelat beralur). Berbeda dengan baki beralur, cairan pada baki ini bergerak melintasi tutup terowongan, membanjirinya.

Baki yang terbuat dari elemen berbentuk S tersebar luas di semua kolom, kecuali kolom vakum (karena peningkatan ketahanan hidrolik), karena konsumsi logam yang rendah, kemudahan pembuatan (stamping) dan pemasangan, dikombinasikan dengan efisiensi tinggi (efisiensi rata-rata 0,4 –0,7).

Rendahnya efisiensi baki yang terbuat dari elemen berbentuk S sebagian disebabkan oleh lebih rendahnya proporsi pancaran uap yang dihancurkan per satuan luas gelembung. Oleh karena itu, pelat kombinasi jenis ini muncul, di mana lubang terletak di sepanjang bidang atas tutup dengan jarak 100-120 mm. bagian persegi panjang, terhalang oleh katup yang terbuka searah dengan pergerakan cairan. Hal ini meningkatkan efek gelembung, mengurangi hambatan hidrolik pelat dan, sebagai hasilnya, meningkatkan efisiensinya.

Baki katup(Gbr. 6.9.7, VI) Menurut prinsip perangkat, mereka lebih dekat dengan yang berlubang, tetapi tidak seperti mereka, mereka memungkinkan Anda untuk menyesuaikan area aliran lubang untuk uap. Untuk melakukan ini, di atas setiap lubang (diameter 30 hingga 50 mm) terdapat alat (katup), yang, tergantung pada jumlah uap di bawah tekanan, dinaikkan (atau diputar) di atas lubang, sehingga mengubah luas aliran untuk uapnya.

Namun, ada banyak desain cakram katup yang berbeda, berbeda pula dalam desain katupnya.

Pada Gambar. 6.9.7, VI 4 pengaturan katup paling umum ditampilkan: a, b – katup dengan pembatas angkat atas (A - berputar, B - katup si kecil naik secara vertikal); c, d – katup dengan pembatas angkat bawah - "kaki" (V - dengan tiga kaki dengan tinggi yang sama; G - dengan tiga kaki dengan ketinggian berbeda: satu pendek dan dua panjang). Katup kesalahan (V) naik secara vertikal di bawah tekanan uap sampai lekukan kakinya menempel pada kanvas pelat. Dalam hal ini, penampang aliran uap akan maksimum, dan pergerakan uap dan cairan akan menjadi aliran silang yang ketat.

Beras. 6.9.10. Fragmen bagian dan diagram operasi pelat katup aliran silang:

a, b, c – tampak samping dari bagian pada beban pelat yang rendah (arus balik), sedang (aliran silang) dan meningkat (arus maju) secara berpasangan; d – tampak atas katup; e – pandangan katup dari sisi kaki pendek; 7 – kain piring; 2 – lubang untuk katup; 3 – katup; 4 – kaki pendek; 5 – kaki panjang (panah menunjukkan arah pergerakan cairan dan uap)

Katup dengan kaki yang berbeda (Gbr. 6.9.10) mula-mula diangkat oleh aliran uap dari sisi kaki pendek (karena pusat gravitasi katup tersebut digeser ke arah kaki panjang) hingga bertumpu pada bilah. Pada posisi ini (Gbr. 6.9.10, A) aliran uap dimasukkan pada sudut bidang pelat terhadap aliran cairan yang bergerak, mis. Pelat beroperasi dalam mode berlawanan arah. Dengan peningkatan jumlah uap selanjutnya, katup naik dari sisi kaki panjang (lebih tepatnya, berputar di sekitar titik berhenti - kaki pendek), dan ketika bidang katup dan bilah pelat menjadi sejajar ( posisi "B" pada Gambar. 6.9.10), pelat, seperti halnya katup Glitch, beroperasi dalam mode aliran silang cairan dan uap. Jika jumlah uap terus meningkat, katup akan berputar lebih jauh di sekitar titik berhenti dan akhirnya bertumpu pada bilah dengan ketiga kakinya (" V" pada Gambar 6.9.10), mengambil posisi miring di mana area aliran uap yang lebih besar terletak di sepanjang aliran cairan, yaitu pelat beroperasi dalam hal ini sebagai aliran langsung.

Baki katup menggabungkan sejumlah keunggulan (konsumsi logam yang rendah, kemudahan perakitan, penggelembungan yang seragam pada berbagai muatan uap dan cairan, dll.), yang menjadikannya jenis baki yang paling umum, dari tahun 1970-an hingga saat ini. . Baki ini digunakan di hampir semua jenis kolom penyulingan minyak - mulai dari pemisahan gas hingga vakum.

Pelat jet(Gbr. 6.9.7, VII) Mereka adalah kanvas setebal 3-5 mm, di mana lubang-lubang dengan berbagai konfigurasi dicap dengan kelopak ditekuk pada sudut tertentu. Varian paling umum dari pelat tersebut ditunjukkan pada gambar: A - dengan kelopak bunga bengkok berbentuk persegi panjang dengan sudut membulat, B - berupa cembung berbentuk kerucut (seperti “prompter booth”) dengan lubang pada satu arah. Penggelembungan pada baki tersebut terjadi dalam mode arus searah, di mana energi dinamis aliran uap digunakan untuk mengintensifkan pergerakan cairan di sepanjang baki.

Baki jet dirancang untuk digunakan dalam kasus di mana beban aliran uap kolom cukup tinggi, sehingga baki jet lebih banyak digunakan pada kolom pemisahan gas. Karena masuknya uap ke dalam lapisan cairan pada sudut terhadap bidang pelat, masuknya tetesan cairan ke pelat di atasnya jauh lebih rendah dibandingkan dengan pelat aliran silang.

Piring pusaran(Gbr. 6.9.7, VIII) – contoh piring dengan pencampuran intensif uap dan cairan di atas piring dengan berkurangnya masuknya tetesan darinya. Di atas kanvas pelat seperti itu, dalam lingkaran dengan diameter 100-120 mm, lubang dengan kelopak bengkok dicap dalam arah radial. (VIII, a), dan di tengah lingkaran tersebut terdapat bemper cup dengan diameter yang sama (100-120 mm) pada stud, di bagian bawahnya terdapat 6-8 lubang dengan diameter 5-6 mm. Elemen pusaran seperti itu pada kanvas disusun dalam pola kotak-kotak dengan jarak 140-180 mm.

Aliran uap, melewati celah-celah dengan sudut 40-60° terhadap bidang pelat, berputar dalam campuran dengan cairan yang mengalir di sepanjang permukaan pelat, dan campuran uap-cair ini, yang mengenai mangkuk pemecah, dipisahkan di atasnya. . Aliran uap masuk lebih jauh ke ruang antar lempeng, dan sebagian besar cairan jatuh ke dalam cangkir dan mengalir melalui lubang di dalamnya lagi ke zona lapisan gelembung pusaran.

Pelat skala pilot seperti itu menunjukkan ketahanan hidrolik yang rendah, dikombinasikan dengan efisiensi perpindahan massa yang tinggi, yang memenuhi persyaratan dasar untuk baki kolom vakum.

Untuk semua jenis pelat yang dipertimbangkan, faktor yang menentukan cakupan penerapan dan efisiensi pengoperasiannya adalah:

· resistensi hidrolik;

· keseragaman dan intensitas gelembung di area lempeng;

· kisaran beban uap dan cairan di mana pelat beroperasi secara normal (tanpa kegagalan cairan dan masuknya tetesan secara intensif).

Kolom distilasi baki memiliki kapasitas penguatan yang kecil dan secara tradisional digunakan dalam produksi wiski, cognac, dan minuman berkualitas lainnya. Bukan sejumlah besar pelat memungkinkan Anda mempertahankan sifat organoleptik bahan mentah dengan stabilitas dan produktivitas perangkat yang tinggi.

Bahan

Karena kemiripannya, kolom berbentuk piringan tembaga dengan jendela penglihatan disebut seruling, dan kolom yang dibuat dalam badan kaca disebut kristal. Jelas bahwa nama-nama ini adil taktik pemasaran dan tidak ada hubungannya dengan desain itu sendiri.

Tembaga bukanlah bahan yang murah, sehingga pendekatan pengolahannya harus hati-hati. Seruling tembaga dari produsen terkemuka adalah sebuah karya seni dan kebanggaan. Biaya suatu produk dapat berupa jumlah berapa pun yang bersedia dibelanjakan pembeli.

Tidak jauh lebih murah dari seruling yang badannya terbuat dari dari baja tahan karat, dan pilihan paling hemat adalah dalam kotak kaca.

Fitur desain dan jenis kolom piringan

Yang paling luas adalah desain kolom modular berdasarkan cabang tee atau silinder yang terbuat dari kaca borosilikat. Tentu saja, ini berarti banyaknya komponen penghubung yang tidak perlu dan biaya yang meningkat.

Pilihan yang lebih sederhana adalah blok yang sudah jadi untuk 5-10 piring. Di sini pilihannya lebih luas dan harganya lebih masuk akal. Biasanya, opsi ini dibuat dalam kotak kaca.

Ada juga pilihan yang sangat murah - cukup sisipan untuk laci yang ada.

Mereka dapat dirakit dari komponen-komponen dalam jumlah berapa pun yang dibutuhkan.

Desainnya mungkin berbeda, tetapi jika kolom berbentuk piringan tersebut digunakan dengan labu logam, kejelasan prosesnya akan hilang. Jauh lebih sulit untuk memahami mode apa kolom beroperasi, dan ini sangat penting untuk bekerja dengan pelat.

Cakram silikon sederhana digunakan untuk menutup setiap lantai.

Tentu saja, ini kurang dapat diandalkan dibandingkan penyegelan gasket dalam desain modular, namun secara keseluruhan berfungsi dengan baik.

Sebagai alternatif, ada desain modular yang disederhanakan, di mana setiap lantai dirakit dari bagian-bagian yang sederhana dan murah, dan seluruh struktur disatukan dengan tiang.

Keuntungan kolom modular adalah, pertama-tama, kemudahan pemeliharaan dan keterbukaannya terhadap modifikasi. Misalnya, mudah untuk melengkapi kolom pada tingkat yang diperlukan dengan unit pemilihan fraksi menengah dan pemasangan termometer. Yang harus Anda lakukan hanyalah mengganti piringnya.

Pilihan yang lebih murah adalah kolom dengan baki saringan. Ini tidak berarti bahwa kualitas produk yang menggunakannya akan lebih buruk. Tapi mereka memerlukan kontrol yang lebih tepat.

Pelat kegagalan bahkan lebih murah, namun jangkauan pengoperasiannya sangat sempit, jadi Anda harus bersiap untuk mengontrol pemanasan secara akurat dengan sumber daya yang stabil. Pada dasarnya, pelat kegagalan digunakan di NSC.

Bahan yang paling umum untuk membuat pelat adalah tembaga, baja tahan karat, dan fluoroplastik. Kombinasi apa pun dimungkinkan. Tembaga dan baja tahan karat adalah bahan yang familiar, fluoroplastik adalah salah satu bahan yang paling lembam, sebanding dengan platinum. Namun keterbasahannya buruk.

Jika kita membandingkan pelat fluoroplastik dengan pelat tahan karat, pelat tersebut akan lebih cepat banjir.

Jumlah pelat dalam kolom biasanya dibatasi 5 untuk memperoleh sulingan dengan kekuatan 88-92% dan 10 untuk sulingan murni dengan kekuatan hingga 94-95%.

Kolom modular memungkinkan Anda membuat satu set pelat dalam jumlah yang diperlukan dari berbagai bahan.

Perbedaan antara kolom dikemas dan kolom baki

“Saya memiliki kolom yang dikemas, apakah saya memerlukan kolom baki?” – pertanyaan ini cepat atau lambat akan dihadapi oleh setiap penyuling. Kedua kolom tersebut menerapkan teknologi perpindahan panas dan massa, namun terdapat perbedaan yang signifikan dalam pengoperasiannya.

Jumlah tahapan penguatan

Kolom yang dikemas beroperasi dalam mode pemisahan maksimum pada daya pra-flush. Dengan menyesuaikan rasio refluks, Anda dapat mengubah jumlah pelat teoretis dalam rentang yang luas: dari nol hingga tak terhingga (dengan kondensor refluks dimatikan sepenuhnya dan kolom berjalan sendiri).

Kolom pelat dicirikan oleh sejumlah tahap pemisahan yang ditentukan secara struktural. Satu piringan fisik memiliki efisiensi 40 hingga 70%. Dengan kata lain, dua lempeng fisik memberikan satu tahap pemisahan (penguatan, lempeng teoritis). Tergantung pada mode pengoperasian, efisiensi tidak cukup berubah untuk mempengaruhi jumlah tahapan secara signifikan.

Kapasitas

Kolom yang dikemas dengan kapasitas penahan yang rendah memungkinkan untuk membersihkan distilat dengan baik dari fraksi kepala dan entah bagaimana mengandung fraksi ekor.

Kolom pelat memiliki kapasitas penahan yang jauh lebih besar. Hal ini mencegahnya melakukan pembersihan “kepala” secara keras, namun memungkinkannya untuk mengendalikan ekornya dengan baik. Artinya, sejajarkan distilat dengan komposisi kimia. Selain itu, semakin banyak distilat yang perlu dimurnikan dari kotoran, semakin banyak pelat yang perlu ditempatkan. Tugas sederhana, dapat dipecahkan secara praktis. Setelah Anda menemukan jumlah piring yang optimal untuk diri Anda sendiri, Anda tidak perlu memikirkannya lagi.

Sensitivitas untuk mengontrol input

Kolom yang dikemas sangat sensitif terhadap perubahan tekanan air di dephlegmator atau perubahan daya pemanasan. Sedikit perubahan pada mereka menyebabkan perubahan jumlah langkah penguatan beberapa kali atau bahkan puluhan kali lipat.

Efisiensi pelat dapat berubah maksimal 1,5 kali lipat, itupun dengan perubahan yang sangat besar dan terarah pada parameter tersebut. Dapat diasumsikan bahwa kolom baki yang disetel, dari sudut pandang kemampuan pemisahan, praktis tidak akan bereaksi terhadap perubahan kecil biasa pada tekanan atau tegangan air.

Pertunjukan

Produktivitas kolom yang dikemas terutama bergantung pada diameternya. Diameter optimal untuk nozel modern adalah 40-50 mm, dengan peningkatan diameter lebih lanjut, stabilitas proses menurun. Efek dinding dan pembentukan saluran mulai terlihat. Kolom berbentuk cakram tidak mengalami kelemahan seperti itu. Diameter dan produktivitasnya dapat ditingkatkan sesuai nilai yang diperlukan. Andai saja ada daya pemanas yang cukup.

Fitur teknologi untuk memperoleh sulingan aromatik

Bila menggunakan kolom yang dikemas, untuk membatasi derajat perkuatan, kami terpaksa menggunakan rangka yang lebih pendek dan pengepakan yang lebih besar. Jika tidak, ester yang memberikan rasa utama pada distilat akan menghasilkan azeotrop dengan pengotor fraksi kepala, dan kemudian dengan cepat terbang keluar dari penyulingan. Kami memilih "kepala" sebentar, "tubuh" - dengan kecepatan tinggi. Sedangkan untuk “ekor”, jumlah nozel yang sedikit dan laci yang pendek tidak memungkinkan teritip dapat tertampung seluruhnya. Penting untuk melanjutkan ke pemilihan fraksi tailing lebih awal atau bekerja dengan tong curah kecil.

Kolom berbentuk piringan memiliki daya tampung yang relatif tinggi, sehingga tidak ada masalah dalam memegang badan pesawat. Untuk memilih “kepala” dan “badan”, 5-10 pelat fisik memberikan 3-5 tingkat penguatan. Hal ini memungkinkan penyulingan dilakukan sesuai dengan aturan penyulingan konvensional. Dengan tenang, tanpa risiko menghilangkan aroma hasil sulingan, pilihlah “kepala”, dan saat mengumpulkan “badan”, jangan memikirkan pendekatan prematur dari “ekor”. Kabut pada pelat bawah di akhir pemilihan akan dengan jelas menunjukkan perlunya mengganti wadah. Tingkat pembersihan dapat diatur dengan mengubah jumlah pelat.

Lima atau sepuluh piring tidak cukup untuk mendekati tingkat pemurnian alkohol, tetapi persyaratan Gost untuk distilat dapat dipenuhi.

Penggunaan kolom pelat saat menyuling bahan mentah buah atau biji-bijian, terutama untuk penuaan lebih lanjut dalam tong, sangat menyederhanakan umur penyuling.

Dasar-dasar pemilihan dimensi desain baki untuk kolom

Mari kita lihat desain piring yang paling umum untuk keperluan rumah tangga.

Piring gagal

Intinya hanya berupa piring berlubang yang bisa berbentuk bulat, persegi panjang, dll.

Dahak mengalir ke lubang yang relatif besar menuju uap, yang menentukan kelemahan utama pelat yang rusak - kebutuhan akan kontrol yang tepat dari mode tertentu.

Sedikit penurunan daya pemanas menyebabkan semua dahak jatuh ke dalam kubus, dan peningkatan daya mengunci refluks di piring dan menyebabkan tersedak. Pelat ini dapat beroperasi secara memuaskan dalam kisaran perubahan beban yang relatif sempit, sehingga cukup kompetitif.

Kesederhanaan desain dan kinerja tinggi dari pelat kegagalan, bersama dengan elemen pemanas pemanas dengan sumber listrik yang stabil tegangan, yang umum dalam penyulingan rumah, telah menyebabkan penggunaannya secara luas untuk kolom tumbuk kontinu (CBM), yang, dalam kombinasi dengan bodi yang terbuat dari kaca borosilikat atau kuarsa, membuat penyetelan kolom menjadi sederhana dan jelas.

Untuk menghitung jumlah dan diameter lubang, kita lanjutkan dari kondisi memastikan adanya gelembung. Secara eksperimental ditentukan bahwa total luas lubang harus sama dengan 15-30% dari luas pelat (penampang pipa). Secara umum, untuk BC periodik, diameter dasar lubang adalah sekitar 9-10% dari diameter kolom, sehingga memungkinkan akses ke area kerja.

Diameter lubang pelat kegagalan untuk NSC dipilih berdasarkan sifat bahan bakunya. Jika, saat menyuling tumbukan gula dan anggur, lubang dengan diameter 5-6 mm sudah cukup, maka saat menyuling tumbukan tepung, lebih disukai diameter lubang 7-8 mm. Namun, baki untuk NSC memiliki fitur desainnya sendiri, karena kerapatan uap berubah secara signifikan sepanjang ketinggian kolom, dimensi untuk setiap baki harus dihitung secara terpisah, jika tidak, pengoperasiannya akan jauh dari optimal.

Piring saringan dengan luapan

Jika diameter lubang pelat runtuh dibuat kurang dari 3 mm, maka pada daya yang relatif rendah pun dahak akan terkunci pada pelat dan tanpa alat pelimpah tambahan akan membanjiri. Namun pelat saringan yang dilengkapi dengan perangkat semacam itu secara signifikan memperluas jangkauan pengoperasiannya.

Diagram struktur kolom saringan:
1 – tubuh; 2 – pelat saringan; 3 – tabung pelimpah; 4- gelas

Dengan menggunakan perangkat pelimpah pada baki ini, tingkat refluks maksimum diatur, yang memungkinkan Anda menghindari banjir dini dan lebih percaya diri bekerja dengan beban uap yang tinggi. Hal ini tidak mencegah dahak menyatu sepenuhnya ke dalam kubus ketika pemanas dimatikan, dan kolom harus dimulai kembali dari awal, seperti yang biasa terjadi pada semua pelat yang gagal.

Perhitungan sederhana dari pelat tersebut didasarkan pada hubungan berikut:

total luas lubang adalah 7-15% dari luas penampang pipa;
rasio antara diameter lubang dan jarak antar lubang adalah sekitar 3,5;
diameter tabung pembuangan kira-kira 20% dari diameter pelat.

Segel air harus dipasang di lubang pembuangan untuk menghindari keluarnya uap. Baki saringan harus dipasang secara horizontal agar uap dapat melewati semua bukaan dan untuk mencegah refluks mengalir melalui bukaan tersebut.

Tutup piring

Jika alih-alih membuat lubang di pelat, kita membuat pipa uap lebih tinggi dari pipa pembuangan dan menutupinya dengan tutup berlubang, kita akan mendapatkan kualitas yang benar-benar baru. Pelat ini tidak akan mengeluarkan dahak saat pemanas dimatikan. Dahak yang terbagi menjadi pecahan-pecahan akan tetap berada di piring. Oleh karena itu, untuk terus bekerja, cukup menyalakan pemanas.

Selain itu, baki tersebut memiliki lapisan refluks yang tetap secara struktural di permukaan; baki tersebut beroperasi dalam rentang daya pemanasan yang lebih luas (beban uap) dan perubahan jumlah refluks (dari tidak adanya refluks hingga kembalinya refluks sepenuhnya).

Penting juga bahwa pelat penutup memiliki efisiensi yang relatif tinggi - sekitar 0,6-0,7. Semua ini, bersama dengan estetika prosesnya, menentukan popularitas pelat penutup.

Saat menghitung struktur, kami melanjutkan dari proporsi berikut:

luas pipa uap sekitar 10% dari penampang kolom;
luas slotnya adalah 70-80% dari luas pipa uap;
luas saluran 1/3 dari total luas pipa uap (diameter kira-kira 18-20% dari diameter bagian pipa);
pelat bawah dirancang dengan tingkat refluks yang tinggi dan slot dengan penampang besar sehingga berfungsi sebagai penahan;
Pelat atas dibuat dengan tingkat refluks yang lebih rendah dan penampang slot yang lebih kecil sehingga berfungsi sebagai pemisah.

Berdasarkan grafik yang diberikan oleh Stabnikov, kita melihat bahwa dengan lapisan refluks 12 mm (kurva 2), efisiensi maksimum dicapai pada kecepatan uap orde 0,3-0,4 m/s.

Untuk kolom 2” dengan diameter dalam 48 mm, daya pemanasan berguna yang dibutuhkan adalah:

N = V * S / 750;

V – kecepatan uap dalam m/s;
N – daya dalam kW, S – luas penampang kolom dalam mm².

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

Anda mungkin berpikir bahwa 0,72 kW menunjukkan sedikit kinerja. Mungkin, mengingat daya yang tersedia, ada baiknya menambah diameter kolom? Ini mungkin benar. Diameter umum kaca kuarsa untuk dioptri adalah 80, 108 mm. Mari kita ambil 80 mm dengan ketebalan dinding 4 mm, diameter dalam 72 mm, luas penampang 4069 mm². Mari kita hitung ulang dayanya - kita mendapatkan 1,62 kW. Yah, lebih baik, untuk rumah tungku gas cocok.

Setelah memilih diameter kolom dan daya desain, kami menentukan ketinggian tabung pelimpah dan jarak antar pelat. Untuk melakukan ini, kami menggunakan persamaan berikut:

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

H – jarak antar pelat;
Z adalah tinggi tabung luapan (yaitu ketebalan lapisan refluks pada pelat).

Kecepatan uap 0,3 m/s, tinggi pelat tidak boleh kurang dari diameternya. Untuk pelat bawah, tinggi lapisan dahaknya lebih besar. Lebih kecil untuk yang teratas.

Mari kita hitung kombinasi terdekat antara tinggi pelat dan luapan, mm: 90-11; 100-14; 110-18; 120-21. Mengingat kaca standar memiliki tinggi 100 mm, untuk desain modular kami memilih pasangan 100-14 mm. Tentu saja, ini hanyalah pilihan kita. Anda dapat mengambil lebih banyak, maka perlindungan terhadap percikan akan lebih baik dengan meningkatnya daya.

Jika desainnya tidak modular, maka ada lebih banyak ruang untuk kreativitas. Anda dapat membuat pelat bawah dengan kapasitas penahan lebih besar yaitu 100-14, dan pelat atas dengan kapasitas pemisahan lebih besar - 90-11.

Kami memilih topi dari standar dan ukuran yang tersedia. Misalnya colokan untuk pipa tembaga 28 mm, pipa uap - pipa 22 mm. Ketinggian pipa uap harus lebih besar dari pipa pelimpah, katakanlah 17 mm. Celah saluran uap antara tutup dan pipa uap harus mempunyai luas penampang yang lebih besar dibandingkan dengan luas penampang pipa uap.

Slot untuk saluran uap pada setiap tutup harus mempunyai luas penampang sekitar 0,75 luas pipa uap. Bentuk slotnya tidak terlalu berperan, namun sebaiknya dibuat sesempit mungkin agar uap pecah menjadi gelembung-gelembung yang lebih kecil. Hal ini meningkatkan area kontak antar fase. Meningkatkan jumlah batasan juga menguntungkan proses tersebut.

Mode pengoperasian kolom tipe disk

Kolom gelembung apa pun dapat beroperasi dalam beberapa mode. Pada kecepatan uap rendah (daya pemanasan rendah), terjadi rezim gelembung. Uap yang berbentuk gelembung bergerak melalui lapisan refluks. Permukaan kontak fase minimal. Ketika kecepatan uap (daya pemanasan) meningkat, gelembung-gelembung individu di pintu keluar dari slot bergabung menjadi aliran yang terus menerus, dan setelah jarak pendek, karena hambatan dari lapisan gelembung, aliran tersebut pecah menjadi banyak gelembung kecil. Lapisan busa yang kaya terbentuk. Area kontak maksimal. Ini adalah mode busa.

Jika Anda terus meningkatkan laju pasokan uap, panjang pancaran uap bertambah, dan mencapai permukaan lapisan gelembung tanpa runtuh, membentuk semprotan dalam jumlah besar. Area kontak berkurang, efisiensi pelat menurun. Ini adalah mode jet atau injeksi.

Peralihan dari satu mode ke mode lainnya tidak memiliki batasan yang jelas. Oleh karena itu, bahkan ketika menghitung kolom industri, hanya kecepatan uap yang ditentukan oleh batas bawah dan atas operasi. Kecepatan pengoperasian (daya pemanas) dipilih secara sederhana dalam kisaran ini. Untuk kolom rumah, perhitungan yang disederhanakan dilakukan untuk daya pemanas rata-rata tertentu, sehingga ada ruang untuk penyesuaian selama pengoperasian.

Mereka yang ingin menghabiskan lebih banyak perhitungan yang akurat Saya dapat merekomendasikan buku karya A.G. Kasatkina “Proses dasar dan peralatan industri kimia.”

P.S. Di atas bukanlah metodologi penghitungan yang lengkap ukuran optimal setiap pelat sehubungan dengan kasus tertentu dan tidak mengklaim akurat atau ilmiah. Tapi tetap saja, ini cukup untuk membuat kolom piringan kerja dengan tangan Anda sendiri atau untuk memahami kelebihan dan kekurangan kolom yang ditawarkan di pasaran.

Invensi ini berkaitan dengan peralatan perpindahan massa di bidang pengolahan bahan baku hidrokarbon, produk kimia dan makanan, khususnya perangkat untuk rektifikasi, penyerapan produk minyak bumi, produk kimia dan makanan dengan memisahkan produk berdasarkan titik didih dalam proses massa dan panas. pertukaran antara cairan dan uap (gas), dan dapat diterapkan dalam penyulingan minyak, kimia, petrokimia, gas, Industri makanan. Kolom rektifikasi mencakup wadah dengan alat kelengkapan proses, baki dengan pipa uap dan pipa pelimpah, serta tutup gelembung yang dapat disesuaikan ketinggiannya. Ujung atas setiap pipa pelimpah dipasang pada pelat dengan kemungkinan pergerakan aksial pipa relatif terhadap pipa pelimpah, dan ujung bawahnya dilengkapi dengan cakram berlubang berbentuk pelat, serta kaca konsentris ke pipa pelimpah. dan membentuk segel air dengannya. Hasil teknis: meningkatkan kualitas dan produktivitas kolom untuk produk sasaran, meningkatkan efisiensi kolom distilasi. 2 sakit.

Invensi ini berkaitan dengan peralatan perpindahan massa di bidang pengolahan bahan baku hidrokarbon, produk kimia dan makanan, khususnya peralatan untuk rektifikasi, penyerapan produk minyak bumi, produk kimia dan makanan dengan cara memisahkannya berdasarkan titik didih dalam proses perpindahan massa. antara cairan dan uap, dan dapat diterapkan dalam industri penyulingan minyak, kimia, petrokimia, gas, makanan.

Diketahui kolom distilasi untuk memisahkan campuran tiga komponen (paten 2234356), berisi wadah vertikal dengan pelat dan partisi vertikal memanjang yang memotong bagian pelat dan membagi badan kolom menjadi sektor vertikal. Kolom berisi pengatur aliran refluks dan pengatur aliran fasa uap.

Peralatan berbentuk kolom dengan pelat penutup telah diketahui (paten 2214852). Karena peralatan kolom dengan pelat penutup, badannya terbuat dari laci; cincin penyangga diapit di antara alasnya, di mana pelat dengan segel elastis diletakkan. Penopang pusat dilengkapi dengan kunci. Bagian dasar piring berbentuk kubah. Semua elemen kolom terbuat dari fluoroplastik dan dirancang untuk memproses bahan korosif.

Kerugian dari kedua kolom ini adalah, karena pengikatan kaku semua elemen pelat penutup, tidak mungkin mengubah parameter teknologi seperti, misalnya, ketebalan lapisan cairan pada pelat dan perbedaannya. tingkat cairan di bawah tutup relatif terhadap tingkatnya di pelat, yang tidak memungkinkan Anda mengubah mode operasi ketinggian kolom tergantung pada perubahan sifat produk yang diproses, mis. mempengaruhi proses perpindahan panas dan massa pada kolom.

Kolom distilasi dengan pelat penutup juga dikenal, misalnya dijelaskan dalam buku “Proses dan Peralatan”, D.A. Baranov, A.M. Kutepov, M., Academy, 2005, hlm. 182, 183, di mana kelemahan kolom yang disebutkan di atas menurut paten dihilangkan sebagian, jadi setidaknya tutupnya diperbaiki dengan kemampuan untuk menyesuaikan posisinya tingginya.

Kolom distilasi yang ditentukan dengan pelat berbentuk tutup, sebagai yang paling dekat secara teknis dengan perangkat yang diusulkan, diadopsi sebagai prototipe.

Namun, prototipe ini bukannya tanpa kelemahan karakteristik kolom yang diketahui, yaitu tidak ada kemungkinan untuk mengatur ketebalan lapisan cairan pada pelat, dan juga tidak ada kemungkinan untuk mengembangkan permukaan kontak interfase, yang sangat menentukan efisiensi. proses perpindahan panas dan massa, yaitu efisiensi kolom secara keseluruhan.

Tujuan dari penemuan ini adalah untuk menghilangkan kelemahan-kelemahan tersebut dan meningkatkan efisiensi kolom.

Pada dasarnya, masalah ini terpecahkan karena fakta bahwa ujung atas setiap pipa pelimpah dipasang pada pelat dengan kemungkinan pergerakan aksial pipa relatif terhadap yang terakhir, dan ujung bawahnya dilengkapi dengan cakram berlubang berbentuk pelat. , serta kaca konsentris ke pipa pelimpah dan membentuk segel air dengannya.

Sebagai hasil dari solusi teknis ini, campuran uap-cair melewati pipa uap dan tutupnya, menggelembung melalui celah-celah tutupnya dan bersentuhan dengan cairan di pelat. Campuran uap-gas menuju ke pelat di atasnya, dan kelebihan fraksi cair (berat) dialirkan melalui pipa pelimpah ke dalam kaca segel air, yang kemudian berakhir di piringan pelat berlubang. Sebagian cairan mengalir ke sisi piringan, membentuk lapisan film annular. Bagian lain dari cairan dalam bentuk tetesan dan aliran melewati lubang di piringan dan mengalir ke pelat di bawahnya. Cairan yang mudah menguap, terletak di pelat dalam film, jatuh, mengalir, menguap dan melewati pipa uap ke pelat di atasnya. Memperhatikan perubahan suhu, viskositas cairan, komposisi dan keadaan agregasi lingkungan sepanjang ketinggian kolom, Anda dapat mengatur rasio dan tinggi (celah) antara pipa uap dan tutup, antara pipa pelimpah dan gelas segel air dengan cakram cakram, dan juga, dengan menggunakan pipa pelimpah, ubah ketinggian (dan, karenanya, ketahanan terhadap gelembung) cairan pada pelat dan penampang hidup untuk pembotolan uap melalui celah pada tutupnya.

Hal ini memungkinkan Anda untuk mengoptimalkan proses pembagian produk olahan menjadi pecahan tertentu.

Gambar 1 menunjukkan secara skematis dipotong memanjang kolom.

Gambar 2 adalah tampilan A, yang ditampilkan pada skala yang diperbesar, baki dengan pipa uap dan pipa pelimpah, braket dengan klem dan pin penyetel, tutup uap, dan segel air dengan cakram cakram.

Kolom distilasi yang diusulkan terdiri dari wadah 1, fitting 2 untuk saluran masuk campuran uap-cair, fitting 3 untuk saluran keluar cairan (fraksi berat) dan fitting 4 untuk saluran keluar uap (fraksi ringan). Selain itu, kolom tersebut berisi pelat 5 dengan pipa uap 6 dan pipa pelimpah 7, serta tutup 8 dan wadah segel air 9, braket 10 dengan klem 11, pin 12, strip melintang 13 dan cakram berlubang 14.

Kolom yang diusulkan berfungsi sebagai berikut. Campuran uap-cair awal dimasukkan ke dalam kolom melalui fitting 2. Uap melalui pipa uap 6 memasuki rongga tutup 8, memindahkan cairan darinya melalui slot tutup 8, setelah itu campuran uap mulai menggelembung ke dalam kolom. lapisan cair di luar tutup 8, dan campuran uap-gas yang lebih ringan masuk ke pelat di atasnya. Fraksi berat mengembun dalam cairan ini di atas piring, melalui pipa pelimpah 7 memasuki kaca segel air 9, meluap melewati tepi kaca 9 dan jatuh ke cakram berlubang 14. Cairan kemudian mengalir dari cakram ini melalui sisi-sisinya. cakram dalam bentuk film, serta melalui perforasi cakram dalam bentuk tetesan dan aliran.

Melengkapi ujung bawah pipa pelimpah 7 dengan cakram pelimpah berbentuk cakram 14 memberikan peningkatan permukaan yang signifikan karena aliran keluar cairan dari cakram ini dalam bentuk film, tetesan dan pancaran, yang pada gilirannya meningkatkan efisiensi proses pertukaran panas dan massa pada kolom secara keseluruhan.

Jika terjadi penyumbatan tutup uap dan pipa pelimpah, dimungkinkan untuk membongkar dan membersihkannya dari kontaminan dan kemudian memasangnya melalui lubang di badan kolom, yang secara signifikan mengurangi waktu dan biaya tenaga kerja untuk pembersihan dan Pemeliharaan kolom.

Dengan demikian, mengubah ketinggian pipa pelimpah (dan lapisan cairan) pada pelat, dikombinasikan dengan cakram berlubang pada pipa pelimpah, memungkinkan untuk mengoptimalkan ketinggian cairan pada pelat dan secara signifikan meningkatkan permukaan kontak antar muka pada masing-masing pelat. pelat, tinggi total kolom cairan (resistansi) dalam kolom, mode operasi tinggi kolom, permukaan perpindahan panas dan massa tergantung pada perubahan sifat produk yang diproses (titik didih, viskositas cairan, komposisi campuran).

Hal ini memungkinkan untuk memisahkan produk menjadi pecahan yang lebih jelas dan, karenanya, meningkatkan kualitas produk sasaran. Keuntungan yang diuraikan di atas menghasilkan peningkatan efisiensi kolom yang signifikan.

Kolom rektifikasi, termasuk rumahan dengan alat kelengkapan proses, baki dengan pipa uap dan pipa pelimpah, serta tutup gelembung yang dapat diatur ketinggiannya, dicirikan bahwa ujung atas setiap pipa pelimpah dipasang pada pelat dengan kemungkinan pergerakan aksial dari pipa pelimpah. pipa relatif terhadap yang terakhir, dan ujung bawahnya dilengkapi dengan cakram berlubang berbentuk cakram, serta kaca konsentris dengan pipa pelimpah dan membentuk segel air dengannya.

Paten serupa:

Penemuan ini berkaitan dengan desain perangkat kontak untuk pelat serapan, rektifikasi dan perangkat perpindahan panas dan massa lainnya yang dilengkapi dengan perangkat luapan, dan dapat digunakan dalam industri kimia, gas, petrokimia, makanan, energi, pertambangan dan industri terkait.

Invensi ini berkaitan dengan peralatan perpindahan massa di bidang pengolahan bahan baku hidrokarbon, produk kimia dan makanan, khususnya perangkat untuk rektifikasi, penyerapan produk minyak bumi, produk kimia dan makanan dengan cara memisahkan produk berdasarkan titik didih dalam proses perpindahan massa antara cair dan uap (gas), dan dapat diterapkan dalam industri penyulingan minyak, kimia, petrokimia, gas, makanan. Kolom rektifikasi mencakup wadah dengan alat kelengkapan proses, baki dengan pipa uap dan perangkat pelimpah, serta penutup dengan slot vertikal. Tepi horizontal slot tutup dilengkapi dengan bilah yang terletak di di luar tutup secara radial dan horizontal. Hasil teknisnya adalah meningkatkan efisiensi proses perpindahan massa pada kolom distilasi secara keseluruhan. 3 sakit.

Invensi ini berhubungan dengan metode yang ditingkatkan untuk memproduksi para-tert-butilfenol melalui alkilasi fenol dengan isobutilena pada katalis penukar kation sulfonat heterogen, pemisahan massa reaksi yang mengandung fenol, para-tert-butilfenol, orto-tert-butilfenol, 2, 4-di-tert-butilfenol, pengotor dengan titik didih tinggi, dengan rektifikasi vakum dalam dua kolom dengan pemilihan fenol dan orto-tert-butilfenol dalam bentuk distilat. Dalam hal ini, massa reaksi dikenai penguapan film putar untuk memisahkan pengotor dengan titik didih tinggi darinya, produk komersial diisolasi dalam kolom distilasi tambahan dalam bentuk distilat, dan pada saluran vakum, uap para yang tidak terkondensasi. -tert-butilfenol ditangkap melalui penyerapan, bagian bawah kolom pemisahan produk komersial yang mengandung 2,4-di-tert-butilfenol dan para-tert-butilfenol didaur ulang ke tahap alkilasi fenol dengan isobutilena. Invensi ini juga berhubungan dengan suatu alat untuk menerapkan metode produksi para-tert-butilfenol. Metode tersebut memungkinkan diperolehnya produk dengan tingkat kemurnian dan rendemen yang tinggi. 2 n.p. terbang, 1 sakit.

Invensi ini berkaitan dengan bidang teknologi radionuklida dan dapat digunakan baik dalam proses teknologi, menggunakan molekul tritium dan senyawa yang mengandung tritium, dan untuk pemurnian mendalam pembuangan gas dari tritium dari perusahaan industri nuklir ketika memecahkan masalah lingkungan. Metode untuk memurnikan gas dari uap air tritiasi adalah aliran gas disuplai dari dasar kolom pertukaran isotop fase berlawanan arah yang diisi dalam bentuk spiral. nozel prismatik terbuat dari baja tahan karat, dan aliran disuplai dari bagian atas kolom air alami, dan proses dilakukan pada suhu kamar, dan ketinggian kolom dipilih berdasarkan kadar detritus gas yang diperlukan. Hasil teknis dari penemuan ini adalah untuk meningkatkan derajat pemurnian dan beralih ke mode berkelanjutan dari proses detrisiasi gas. 2 sakit., 1 tab., 2 eks.

Penemuan ini berhubungan dengan suatu alat untuk melakukan proses termodestruktif untuk pengolahan residu minyak berat, yang dapat digunakan dalam industri penyulingan minyak, petrokimia dan gas. Alat yang merupakan alat penyulingan reaksi ini meliputi wadah, ruang bakar, alat penyalur bahan baku, bahan bakar, gas pengoksidasi, serta pembuangan hasil reaksi dan gas pembakaran. Dalam hal ini, ruang bakar terletak di bagian bawah peralatan dan dihubungkan secara rapat ke badan peralatan melalui suatu fitting; pada bagian bawah ruang bakar terdapat fitting penyedia air, dan fitting masukan bahan baku terletak di atas fitting masukan hasil pembakaran dan terdapat bagian pencampuran di antara keduanya; Di atas masukan bahan mentah setidaknya ada dua bagian lagi: pemisahan dan kondensasi uap. Hasil teknisnya adalah pengurangan konsumsi energi, konsumsi logam dan dimensi peralatan, peningkatan keandalan dan keselamatan operasional karena kemungkinan terjadinya kokas dan pembakaran pipa dihilangkan. 5 sakit.

Penemuan ini dapat digunakan dalam industri kokas. Kolom rektifikasi untuk instalasi kokas tertunda mencakup bagian penguatan (1) dengan pelat distilasi (26) dan bagian pengupasan (2), di mana ruang pencuci jet (27) dan partisi miring (33) dengan kantong (34 ) dilengkapi dengan fitting (10) yang terletak ) untuk menghilangkan minyak gas kokas super berat, yang terletak di antara fitting masukan bahan baku (6) dan masukan uap dari ruang kokas (7, 8). Di antara ruang cuci jet (27) dan partisi miring (33) dengan saku (34), dipasang partisi perantara (28), dilengkapi dengan pipa cabang (29) dengan pelat penyekat (30) dan saku (31) untuk menghilangkan minyak gas berat yang terkontaminasi setelah dicuci. Penemuan ini memungkinkan untuk mengurangi intensitas energi dari proses kokas yang tertunda sebesar 1,1-1,3 kali lipat. 1 sakit.

Penemuan ini berkaitan dengan industri kimia, petrokimia, metalurgi, energi, farmasi dan makanan. Peralatan pertukaran panas dan massa berisi rumahan (1) dengan pipa untuk memasok dan mengeluarkan cairan dan gas, drum berputar (3) dengan bilah radial (6) yang terletak di permukaan bagian dalam sepanjang drum, terletak di perumahan pada poros. Drum (3) mempunyai dinding samping yang kokoh dan dilengkapi dengan penutup ujung yang dibuat lubang radial di sekeliling poros untuk mengalirkan gas dan cairan. Bilah radial terbuat dari bahan lembaran dan dibengkokkan menjadi dua bagian lembaran dengan lebar berbeda, dan lubang pada penutup ujung drum dibuat agar tidak tumpang tindih dengan bagian ujung bilah. Penemuan ini memungkinkan untuk mengurangi masuknya tetesan cairan dan, sebagai hasilnya, meningkatkan efisiensi proses perpindahan panas dan massa dalam sistem gas-cair. 2 gaji terbang, 4 sakit.

Invensi ini berhubungan dengan alat rektifikasi untuk memurnikan air dari pengotor berupa molekul air yang mengandung isotop berat hidrogen dan oksigen. Perangkat ini berisi kolom distilasi yang beroperasi dalam kondisi vakum, evaporator, kondensor, dan pompa panas. Dalam hal ini kolom destilasi terdiri dari dua pipa koaksial dengan diameter D1 dan D2, dengan D1>D2 dan (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) Rektifikasi banyak digunakan dalam industri untuk pemisahan lengkap campuran cairan mudah menguap yang larut sebagian atau seluruhnya satu sama lain.

Inti dari proses rektifikasi adalah pemisahan satu atau lebih cairan dalam bentuk yang kurang lebih murni dari campuran dua atau, secara umum, beberapa cairan dengan titik didih berbeda. Hal ini dicapai dengan memanaskan dan menguapkan campuran tersebut, diikuti dengan perpindahan panas dan massa berulang m/d fase cair dan uap; Akibatnya, sebagian komponen yang mudah menguap berpindah dari fasa cair ke fasa uap, dan sebagian komponen yang kurang mudah menguap berpindah dari fasa uap ke fasa cair.

Proses rektifikasi dilakukan di dalam instalasi rektifikasi yang meliputi kolom destilasi, kondensor refluks, kondensor pendingin, pemanas campuran awal, dan pengumpul destilat dan dasar. Kondensor refluks, kondensor lemari es, dan pemanas adalah penukar panas konvensional. Peralatan utama instalasi ini adalah kolom distilasi, di mana uap cairan sulingan naik dari bawah, dan cairan mengalir menuju uap dari atas, disuplai ke bagian atas peralatan dalam bentuk refluks. Dalam kebanyakan kasus, produk akhir adalah distilat (uap dari komponen yang sangat mudah menguap yang terkondensasi dalam kondensor refluks, keluar dari bagian atas kolom) dan bagian bawah (komponen yang kurang mudah menguap dalam bentuk cair, keluar dari bagian bawah kolom) .

Proses rektifikasi dapat berlangsung pada tekanan atmosfer, maupun pada tekanan di atas dan di bawah atmosfer. Perbaikan dilakukan dalam kondisi vakum saat pemisahan
terkena campuran cairan dengan titik didih tinggi. Tekanan yang lebih tinggi digunakan untuk memisahkan campuran yang berwujud gas pada tekanan lebih rendah. Tingkat pemisahan campuran cairan menjadi komponen-komponen penyusunnya dan kemurnian distilat dan dasar yang dihasilkan bergantung pada seberapa berkembang permukaan kontak fasa, dan oleh karena itu, pada jumlah cairan refluks dan desain kolom distilasi.

Rektifikasi dapat dilakukan secara batch atau kontinyu.

Keuntungan utama dari cakram katup adalah kemampuannya untuk memberikan perpindahan massa yang efektif pada berbagai beban operasi, kesederhanaan desain, konsumsi logam yang rendah, dan biaya rendah.

Baki katup diproduksi dengan katup cakram dan persegi panjang; Pelat beroperasi dalam mode gerakan aliran langsung atau lintas fase. Dalam industri dalam negeri, pelat katup dengan katup cakram yang paling umum adalah katup aliran langsung. Pada pelat aliran langsung katup (Gbr.) terdapat lubang dalam pola kotak-kotak di mana dipasang katup cakram yang dapat mengatur sendiri dengan diameter yang mampu naik ke ketinggian 6-8 mm saat uap (gas) bergerak.

Katup cakram dilengkapi dengan tiga pemandu yang terletak pada sudut 45°; dua dari panduan ini lebih panjang. Selain itu, penahan khusus dicap pada cakram katup untuk memberikan celah awal antara cakram dan pelat; ini menghilangkan kemungkinan katup “menempel” ke pelat (Gbr. a, posisi I). Dengan produksi uap yang kecil, bagian ringan dari katup naik (Gbr., posisi II) dan uap keluar melalui celah antara katup dan kain pelat dengan arah yang berlawanan dengan arah pergerakan cairan di sepanjang pelat. Ketika kecepatan uap meningkat, katup naik dan melayang di atas pelat (Gbr., posisi III); Sekarang uap menggelembung ke dalam cairan melalui celah melingkar di bawah katup. Dengan peningkatan produksi uap lebih lanjut, katup mengambil posisi di mana uap keluar searah dengan pergerakan cairan, mengurangi perbedaan level cairan pada pelat (Gbr., posisi IV). Dalam hal ini, pemandu pendek dipasang pada potongan khusus di tepi lubang, memastikan posisi katup yang ditentukan saat diangkat.

2) Cakram katup telah menunjukkan efisiensi tinggi pada interval beban yang signifikan karena kemungkinan pengaturan mandiri. Tergantung pada beban, katup bergerak secara vertikal, mengubah luas penampang terbuka untuk aliran uap, sedangkan penampang maksimum ditentukan oleh ketinggian perangkat yang membatasi kenaikan. Luas penampang hidup lubang uap adalah 10-15% dari luas penampang kolom. Kecepatan uapnya mencapai 1,2 m/s. Katup dibuat dalam bentuk pelat bulat atau persegi panjang dengan pembatas angkat atas atau bawah.

Batas kecepatan uap ditentukan oleh elemen kontak itu sendiri, yang mengacaukan penampang bagian dalam kolom. Elemen kontak yang berbeda mempunyai kecepatan uap maksimumnya sendiri pada seluruh penampang kolom, yaitu pada kisaran 0,5...1,2 m/s. Ini juga maksimal keluaran kolom, yang biasanya dinyatakan dengan laju aliran massa uap (kg/jam) per satuan luas total penampang kolom (m"). Nilainya untuk elemen kontak yang berbeda berada pada kisaran 2000. ..7000 (kg/jam)/m.

3 Keseimbangan material dari proses tersebut dinyatakan dengan persamaan umum

maka total konsumsi

dan konsumsi spesifiknya

Pada kolom distilasi nyata, kesetimbangan antar fasa tidak tercapai dan konsentrasi nyata selalu lebih kecil dari konsentrasi gas yang diserap dalam cairan yang berada dalam kesetimbangan dengan gas yang masuk. Oleh karena itu aliran spesifik sebenarnya aku harus selalu lebih besar dari nilai minimum sebentar lagi.

Nilai konsumsi minimum spesifik penyerap dapat ditentukan dengan rumus:

Produktivitas kolom meningkat jika Anda memasang fitting tambahan untuk menghilangkan uap dari kubus. Kinerja kolom distilasi, yang berdiri terpisah dari kubus, sangat bergantung pada luas sambungan penghubung.

Untuk meningkatkan produktivitas dan jangkauan operasi yang stabil, pelat katup terbuat dari pemberat. Di atas lubang pelat 1, dipasang pembatas angkat 4 pada kaki khusus, dan di dalamnya, pada kaki 7, terdapat katup lampu 5 dan pemberat 2. Untuk mencegah katup menempel pada pemberat, terdapat penahan 3 dan 6. Pada keluaran gas rendah, baki beroperasi seperti baki biasa dengan katup cakram lebih ringan; ketika beban bertambah, katup 5 bersandar pada pemberat dan bekerja bersamanya sebagai satu katup berbobot. Produktivitas kolom meningkat jika Anda memasang fitting tambahan untuk menghilangkan uap dari kubus. Kinerja kolom distilasi, yang berdiri terpisah dari kubus, sangat bergantung pada luas sambungan penghubung.

4 Ketika rasio refluks meningkat, garis kerja kolom menjauh dari garis kesetimbangan

Akibatnya, jumlah pelat kontak berkurang dan tinggi kolom juga berkurang.

Pada saat yang sama, dengan meningkatnya rasio refluks, jumlah refluks yang mengalir ke kolom meningkat, oleh karena itu, lebih banyak uap pemanas harus dikeluarkan untuk penguapannya - biaya energi meningkat - optimalisasi.

5) Banjir kolom adalah mode operasi di luar desain. Kolom dapat tetap dalam keadaan ini tidak lebih dari 30...60 detik. Selama waktu ini, dahak pertama-tama mengisi rongga bagian dalam kolom distilasi, kemudian kondensor refluks, dan kemudian secara tidak sengaja dikeluarkan dari kolom melalui fitting atas kondensor refluks. Tersedaknya kolom dapat dengan mudah terdengar sebagai suara “gemericik” tertentu di kolom. Untuk menghindari banjir pada unit distilasi, Anda harus benar-benar mengikuti rekomendasi pengoperasian. Perlu dicatat bahwa banjir pada kolom dapat terjadi bahkan pada daya proses terukur (benar) yang disuplai ke tangki evaporasi. Hanya ada tiga alasan untuk perilaku kolom yang tidak standar ini. Alasan pertama adalah tersumbatnya bagian bawah kolom dengan busa, misalnya dari tumbukan, atau tangki evaporasi terisi berlebihan dengan cairan olahan. Ini merupakan pelanggaran langsung terhadap petunjuk pengoperasian mengenai pengisian tangki evaporasi. Alasan kedua adalah peningkatan tegangan dalam jaringan (lebih dari 230V), yang menyebabkan peningkatan daya termal elemen pemanas teknologi. Alasan ketiga adalah penurunan tekanan atmosfer yang kuat atau upaya mengoperasikan kolom di pegunungan tinggi. Alasan ini patut mendapat perhatian khusus.

6) 1 – wadah untuk campuran awal; 2 – pemanas; 3 – kolom distilasi (bagian penguatan, b-bagian lengkap); 4 – ketel; 5 – kondensor refluks; 6 – pembagi dahak; 7 – lemari es; 8 – pengumpulan hasil sulingan; 9 – pengumpulan sisa benda diam; 10 – sisa lemari es.

Kolom distilasi 3 mempunyai badan silinder, di dalamnya dipasang alat kontak berupa pelat atau pengepakan. Dari bawah ke atas kolom, uap bergerak, memasuki bagian bawah peralatan dari boiler 4, yang terletak di luar kolom, yaitu jauh (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3), atau terletak tepat di bawah kolom. Uap yang keluar dari reboiler hampir merupakan HC murni, semakin diperkaya dengan komponen yang bertitik didih rendah seiring dengan pergerakannya ke atas dan meninggalkan pelat atas kolom dalam bentuk HC yang hampir murni, yang hampir seluruhnya masuk ke dalam. fase uap pada jalur uap dari reboiler ke bagian atas kolom. Oleh karena itu, dengan bantuan ketel, aliran uap ke atas tercipta. Uap melewati lapisan cairan di pelat bawah. Penguapan cairan pada pelat terjadi karena panasnya kondensasi uap. Uap dikondensasikan dalam kondensor refluks 5, didinginkan dengan air, dan cairan yang dihasilkan dibagi dalam pembagi 6 menjadi distilat dan refluks, yang dikirim ke pelat atas kolom. Akibatnya, dengan bantuan kondensor refluks, aliran cairan ke bawah tercipta di kolom. Dalam kondensor refluks 5, semua uap yang berasal dari kolom, atau hanya sebagian saja yang sesuai dengan jumlah refluks yang dikembalikan ke kolom, dapat dikondensasikan. Dalam kasus pertama, bagian dari kondensat yang tersisa setelah pemisahan refluks kondensat adalah distilat (produk rektifikasi), atau produk atas, yang setelah didinginkan dalam lemari es 7, dikirim ke pengumpul distilat 8. Dalam kasus kedua, uap yang tidak terkondensasi dalam kondensor refluks secara bersamaan dikondensasi dan didinginkan dalam lemari es 7, yang dengan jenis operasi ini berfungsi sebagai kondensor-lemari es untuk distilat.

Cairan yang keluar dari dasar kolom (komposisinya mendekati VC) juga terbagi menjadi dua bagian. Satu bagian, seperti yang ditunjukkan, dikirim ke ketel, dan bagian lainnya - sisanya (produk bawah) setelah didinginkan dengan air di lemari es 10 dikirim ke pengumpulan 9.

7) Bahan pembuatan mesin las baja merupakan produk setengah jadi yang dipasok oleh industri metalurgi berupa lembaran, produk canai panjang dan berbentuk, pipa, tempa khusus dan coran.

Bahan harus tahan secara kimia dan korosi di lingkungan tertentu dengan parameter operasinya, memiliki kemampuan las yang baik dan kekuatan serta karakteristik plastik yang sesuai dalam kondisi operasi, memungkinkan pemesinan dingin dan panas, dan juga memiliki biaya serendah mungkin dan tidak langka.

Faktor-faktor berikut harus diperhitungkan:

Kondisi pengoperasian (tekanan dan suhu media kerja, tingkat korosifnya), sifat penerapan beban (statis, siklus rendah, siklik):

Karakteristik mekanis material dalam kondisi operasi tertentu;

Biaya bahan (dengan mempertimbangkan penggunaan elemen paduan yang langka secara ekonomis);

Misalnya, jika perangkat mengandung lingkungan agresif, maka semua elemen yang bersentuhan dengannya (bodi, penutup, flensa) adalah baja X18N10T, semua elemen lainnya (penopang) adalah baja 3

8) Dalam beberapa tahun terakhir, ketika merekonstruksi kolom distilasi cakram, perangkat kontak cakram paling sering diganti dengan yang dikemas. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa kolom yang dikemas memberikan penurunan tekanan yang lebih rendah pada ketinggian peralatan, jangkauan operasi stabil yang lebih luas, efisiensi yang lebih tinggi, dan, akibatnya, kapasitas pemisahan yang lebih tinggi, dll. Juga, untuk cairan yang tidak terkontaminasi, baki ayakan dapat diinstal, karena . Mereka memiliki jangkauan operasi stabil yang lebih luas.

9) Perangkat vertikal tinggi mencakup semua perangkat yang tingginya relatif terhadap tanda nol (relatif terhadap permukaan bumi) lebih dari 10 meter, yang dipasang di udara terbuka. Jika perangkat ditempatkan di bengkel, maka dirancang untuk terbalik jika tingginya lebih dari 5 diameter.

Perhitungan rollover meliputi:

1) Perhitungan lambung kapal berdasarkan beban saat ini;

2) Perhitungan badan untuk terbalik pada beban minimum tanpa pengisian;

3) Perhitungan dukungan rok untuk penghancuran;

4) Perhitungan cincin penyangga untuk pembengkokan.

1 – tubuh; 2 – penyangga rok; 3 – cincin pendukung; 4 – baut pondasi

Dari aksi beban angin timbul momen angin jungkir balik, yang cenderung merobek tumpuan dari pondasi, sehingga menimbulkan bagian berbahaya pertama. Bagian berbahaya kedua adalah area pengelasan antara bodi dan cangkang penyangga.

Tujuan perhitungan: tentukan gaya yang ditimbulkan oleh angin, yaitu. beban angin, momen anginnya dan dimensi tumpuan ring fundamental serta kebutuhan pemasangan baut fundamental. Masalahnya diselesaikan dengan menggunakan metode menghitung fleksibilitas batang kaku.

Prosedur perhitungan:

1. Beban angin bekerja pada peralatan pada bidang horizontal. Pada saat yang sama, hal tersebut menyebabkan momen angin bengkok dan terbalik. Saat menghitung, seluruh ketinggian dibagi menjadi beberapa bagian 10 m. Pusat massa diterapkan di tengah setiap bagian. Bila terkena angin, garis tengah menyimpang dari posisi setimbang sehingga membentuk garis elastis. Pada saat yang sama, pada setiap bagian juga terjadi penyimpangan pusat massa. Gaya elastis cenderung mengembalikan sistem ke posisi setimbang. Dalam hal ini, terjadi fenomena yang mirip dengan osilasi sistem elastis.

2. Momen angin: (1)

3. Beban angin:

4. Menurut MV yang ditemukan:

- sesuai dengan berat minimum untuk terbalik

Perhitungan baut pondasi. Jika dengan syarat negatif, artinya momen angin lebih besar dibandingkan momen dari beban. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemasangan baut pondasi. Jika nilainya positif, lalu 4-8 baut M36.

Menurut berat maksimum untuk kompresi cangkang pendukung

Penentuan ketebalan cincin penyangga. Memeriksa lapisan las, memeriksa kestabilan bentuk cangkang penyangga dari berat peralatan.

Stabilitas cangkang pendukung diperiksa dari kondisi:

– gaya tekan aksial yang diijinkan

Jika cangkang dibebani dengan tekanan berlebih internal. Ketebalan dinding ditentukan dengan rumus:
,

Di mana S– ketebalan cangkang minimum, termasuk kelonggaran korosi; P– tekanan desain, termasuk tekanan hidrostatik; D– diameter dalam, tidak termasuk kelonggaran korosi; φ – rasio kekuatan bahan las/bahan dasar; [σ] – tegangan tarik maksimum yang diijinkan pada suhu desain, kg/cm 2 ; C– peningkatan struktural, lihat

Tekanan eksternal yang diizinkan ditentukan dengan rumus: ,

dimana [P] p – tekanan eksternal yang diizinkan dalam batas plastisitas; [P] E – tekanan eksternal yang diizinkan dalam batas elastisitas.

, ,

dimana E adalah modulus elastisitas cangkang pada suhu desain; n y – faktor keamanan stabilitas; l – panjang desain lambung kapal (panjang bagian silinder + 1/3 tinggi bagian cembung bagian bawah).

1. Horizontalitas pelat (ditentukan dengan menggunakan level, atau berdasarkan intensitas gelembung di berbagai area pelat);

2. Segel cakram

Mempersiapkan perangkat untuk perbaikan: 1) Penyimpangan dari ketentuan pabrik, pemasangan colokan; 2) Penghapusan sisa produk; 3) Mengukus, mencuci, produk

Salah satu bagian kolom yang paling sering mengalami kerusakan adalah pipa suplai dan pembuangan. Bagian ini mungkin memiliki cacat berikut:

– retak pada lokasi pengelasan flensa;

– keausan abrasif;

– deformasi permukaan penyegelan.

Cacat ini dihilangkan sebagai berikut:

– kami menghilangkan retakan dengan memotong untuk pengelasan, mengelas retakan dan menggiling retakan yang dilas;

– keausan abrasif dihilangkan dengan memotong bagian yang rusak, membuat alur pipa dari ujungnya untuk pengelasan, mengelas pipa dan menggiling permukaan yang dilas;

– deformasi permukaan perapat dihilangkan dengan memotong flensa, kemudian memutar permukaan perapat, membuat alur untuk pengelasan, mengelas flensa dan menggiling permukaan yang dilas.

– Tonjolan pada badan dihilangkan dengan menggunakan palu godam.

Jika diameternya mencapai 800 mm, maka peralatan dibuat dari pabrik (dari laci) - laci dibongkar dan elemen yang memerlukan perbaikan dilepas.

Jika diameternya lebih dari 800 mm, perangkat dilas seluruhnya, maka elemennya harus dapat diturunkan. Mereka dibongkar, dilepas dan diperbaiki.

Kursus ekspres rektifikasi. Jenis utama kolom distilasi Susunan baki dalam kolom distilasi