Способы создания парового потока в колонне

Для создания восходящего потока паров в нижнюю часть колонны подводят тепло, за счет которого часть стекающей с нижней тарелки флегмы испаряется. Подвод тепла обычно осуществляют в выносном подогревателе (рибойлере, трубчатой печи и т.п.), т.к. трудно разместить большую поверхность теплообмена в корпусе колонны. Кроме того выносной кипятильник удобней в эксплуатации и ремонте.

Различные варианты подвода тепла приведены на рис.

Подогреватель с паровым пространством (рис.5, а, б). При постоянном уровне жидкости поток флегмы , стекающий с нижнего участка контактной зоны, направляется в кипятильник с паровым пространством (рибойлер), где флегма нагревается до и частично испаряется. Образовавшиеся пары возвращаются под нижнюю тарелку колонны. Отличительной особенностью этого способа подвода тепла является наличие в кипятильнике постоянного уровня жидкости и парового пространства над этой жидкостью. По разделительному действию аппарат принимают эквивалентным одной теоретической тарелке. При переменном уровне жидкости в кипятильнике его величина определяется уровнем жидкости в нижней части колонны. Тепло , подводимое в кипятильник, расходуется на нагрев кубового остатка от до и на испарение жидкости для образования потока пара :

Поскольку обычно , то

Трубчатая печь (рис. 5, в, г). При подводе тепла с помощью термосифона или трубчатой печи создается циркуляция нижнего продукта (горячая струя) в количестве через выносной подогреватель без парового пространства. Образовавшаяся паро-жидкостная смесь поступает в колонну, где разделяется на восходящий поток паров и нисходящий поток жидкости . При выводе кубового продукта в промежуточном сечении колонны кубовый продукт отбирают выше низа колонны, что позволяет избежать попадания различных загрязнений, скапливающихся в нижней части колонны, в готовый продукт и исключить непосредственный контакт паров , которые содержат отпариваемые НКК, с кубовым продуктом. Количество тепла, подводимого в кипятильник, определяют по предыдущим уравнениям, а расход горячей струи - по уравнению: .

Выбор температуры и давления в ректификационной колонне. Температура и давление определяют технологические и экономические показатели ректификации. При выборе рабочих значений температур и давлений полезно руководствоваться следующими соображениями:

· Система должна быть далека от критического состояния, что позволяет перевести смесь в жидкое состояние, в противном случае процесс ректификации невозможно реализовать;

· Нужно исключить или свести к минимуму разложение продуктов при ректификации, в противном случае уменьшится выход и ухудшится качество целевых продуктов;

· Необходимо использовать более дешевые и доступные теплоносители и хладагенты;

· Нужно исключить возможность кристаллизации продуктов в верхней части колонны, конденсаторе и связанных с ним коммуникациях;

· Как правило, предпочтительней работа при атмосферном давлении, т.к. упрощается эксплуатация и проще обеспечить герметичность аппаратуры;

· Переход к давлениям выше атмосферного позволяет повысить удельную производительность колонны и увеличить разность температур между хладагентом и конденсирующимися парами ректификата в конденсаторе-холодильнике, что позволяет немного уменьшить его поверхность. Однако при этом уменьшается разность температур между теплоносителем и кубовой жидкостью, т.е. требуется увеличение поверхности теплообмена кипятильника;

· Кроме того, при повышении давления обычно уменьшается относительная летучесть компонентов смеси, следовательно, затрудняется ее разделение и требуется увеличивать число тарелок или флегмовое число. Одновременно возрастает стоимость и масса оборудования;

· Применение вакуума позволяет снизить температуру процесса и улучшить разделение, поскольку увеличивается относительная летучесть компонентов. Однако при этом затрудняется конденсация паров дистиллята, усложняется эксплуатация, сложнее обеспечить герметичность;

· Наряду с другими факторами на величину давления в верхней части колонны влияет сопротивление системы конденсации, а давление в нижней части увеличивается на величину, обусловленную сопротивлением контактных устройств (тарелок, насади). Поэтому низкое гидравлическое сопротивление контактных устройств – одно из важнейших требований, предъявляемых к вакуумным колоннам.