اصلاح (از rectificatio اواخر لاتین - صاف کردن، تصحیح)

یکی از روش های جداسازی مخلوط های مایع بر اساس توزیع متفاوت اجزای مخلوط بین فاز مایع و بخار است. در طول R.، جریان بخار و مایع، که در جهت مخالف حرکت می کنند (جریان مخالف)، به طور مکرر در دستگاه های مخصوص (ستون های تقطیر) با یکدیگر تماس می گیرند و بخشی از بخار (یا مایع) خارج شده از دستگاه پس از تراکم برمی گردد (برای بخار) یا تبخیر (برای مایع). چنین حرکت مخالف جریانهای تماسی با فرآیندهای انتقال حرارت و انتقال جرم همراه است که در هر مرحله تماس (در حد) به حالت تعادل پیش می رود. در این حالت، جریان بخار صعودی به طور مداوم در اجزای فرار بیشتر غنی می شود و مایع جاری در اجزای کمتر فرار غنی می شود. با صرف همان مقدار گرما که در تقطیر صرف می شود (به تقطیر مراجعه کنید)، R. به شما اجازه می دهد تا به استخراج و غنی سازی بیشتر برای جزء یا گروهی از اجزای مورد نظر دست یابید. R. به طور گسترده هم در مقیاس صنعتی و هم در مقیاس آماده سازی و آزمایشگاهی، اغلب در ترکیب با سایر فرآیندهای جداسازی، مانند جذب، استفاده می شود. استخراج و تبلور.

طبق قوانین رائول (به قوانین راولت مراجعه کنید) و قانون دالتون، در شرایط تعادل ترمودینامیکی، غلظت هر منجزء ام در یک جفت در ک منبار متفاوت از غلظت آن در مایع، و ضریب توزیع ک من= ρ*j/پ(جایی که ρ*j-فشار بخار اشباع من-ام جزء؛ R -فشار کل). نسبت ضریب توزیع هر دو جزء ک منو Kjنوسان نسبی نامیده می شود و با α نشان داده می شود ij .هرچه α متفاوت تر باشد ijاز وحدت، جدا کردن این اجزا با استفاده از P آسان تر است. در برخی موارد، افزایش α امکان پذیر است ijدر نتیجه وارد کردن یک جزء جدید (به نام عامل جداکننده) در مخلوطی که قرار است جدا شود، که یک مخلوط آزئوتروپیک با برخی از اجزای سیستم تشکیل می دهد (به مخلوط آزئوتروپیک مراجعه کنید). برای همین منظور، یک حلال معرفی می شود که در دمای بسیار بالاتر از اجزای مخلوط اولیه می جوشد. فرآیندهای R. مربوطه را آزئوتروپیک یا استخراجی می نامند. مقدار α ijبه فشار بستگی دارد: به عنوان یک قاعده، زمانی که فشار α کاهش می یابد ijافزایش. R. در فشارهای کاهش یافته - خلاء - مخصوصاً برای جداسازی مواد ناپایدار حرارتی مناسب است.

دستگاه برای اصلاح.دستگاه مورد استفاده برای هدایت R. - ستون های تقطیر - شامل خود ستون است که در آن تماس جریان مخالف بخار و مایع انجام می شود و دستگاه هایی که در آن مایع تبخیر می شود و بخار متراکم می شود - یک مکعب و یک خلل گیر. ستون یک استوانه توخالی عمودی ایستاده است که در داخل آن به اصطلاح. صفحات (دستگاه های تماس با طرح های مختلف) یا مواد توده ای شکل قرار داده می شود - نازل . کندانسور مکعبی و رفلاکس معمولاً مبدل های حرارتی پوسته و لوله هستند (کوره های لوله و اواپراتورهای چرخشی نیز استفاده می شود).

هدف سینی ها و نازل ها توسعه سطح سطحی و بهبود تماس بین مایع و بخار است. صفحات معمولاً مجهز به دستگاهی برای سرریز مایع هستند. طرح های سه نوع سینی سرریز نشان داده شده است برنج. 1 (آ,ب, V). به عنوان بسته بندی ستون های تقطیر معمولاً از حلقه هایی استفاده می شود که قطر بیرونی آنها برابر با ارتفاع آنها است. رایج ترین حلقه های Raschig ( برنج. 2 ، 1) و اصلاحات مختلف آنها ( برنج. 2 , 2-4 ).

هم در ستون‌های بسته‌بندی شده و هم در ستون‌های سینی، انرژی جنبشی بخار برای غلبه بر مقاومت هیدرولیکی دستگاه‌های تماس و ایجاد یک سیستم بخار-مایع پراکنده پویا با سطح سطحی بزرگ استفاده می‌شود. همچنین ستون های تقطیر با تامین انرژی مکانیکی وجود دارد که در آنها سیستم پراکنده در طول چرخش روتور نصب شده در امتداد محور ستون ایجاد می شود. دستگاه های روتاری دارای افت فشار کمتری در ارتفاع هستند که به ویژه برای ستون های خلاء مهم است.

با توجه به روش انجام، بین R پیوسته و دوره ای تمایز قائل می شود. در حالت اول، مخلوطی که قرار است جدا شود به طور مداوم به ستون تقطیر وارد می شود و دو یا چند کسر غنی شده در برخی اجزا و در برخی دیگر تخلیه می شود. به طور مداوم از ستون خارج می شود. نمودار جریان یک دستگاه معمولی برای R. پیوسته - یک ستون کامل - در نشان داده شده است برنج. 3 ، آ. یک ستون کامل از 2 بخش تشکیل شده است - تقویت ( 1 ) و جامع ( 2 ). مخلوط اولیه (معمولاً در نقطه جوش) به ستون تغذیه می شود، جایی که با به اصطلاح مخلوط می شود. مایع استخراج شده و به سمت پایین دستگاه های تماس (سینی یا نازل) قسمت کامل جریان مخالف جریان بخار بالا می رود. پس از رسیدن به انتهای ستون، جریان مایع، غنی شده با اجزای فرار سنگین، به مکعب ستون وارد می شود. 3 ). در اینجا، مایع تا حدی با حرارت دادن با یک محیط انتقال حرارت مناسب تبخیر می شود و بخار دوباره به قسمت اگزوز عرضه می شود. بخار خروجی از این قسمت (به اصطلاح استریپر) وارد قسمت تقویت می شود. پس از عبور از آن، بخار غنی شده با اجزای فرار وارد خلل گیر می شود ( 4 ، جایی که معمولاً با یک مبرد مناسب کاملاً متراکم می شود. مایع حاصل به 2 جریان تقطیر و بلغم تقسیم می شود. تقطیر یک جریان محصول است و بلغم به آبیاری قسمت تقویتی که از طریق دستگاه های تماسی که با آن جریان می یابد، تامین می شود. بخشی از مایع از مکعب ستون به شکل به اصطلاح خارج می شود. باقیمانده مالیات بر ارزش افزوده (همچنین جریان محصول).

نسبت مقدار رفلاکس به مقدار تقطیر با نشان داده می شود آرو عدد بلغمی نامیده می شود. این عدد از ویژگی های مهم R است: هر چه بیشتر آر، هزینه های عملیاتی فرآیند بالاتر است. حداقل هزینه های گرمایش و سرمایش مورد نیاز مرتبط با انجام هر کار جداسازی خاص را می توان با استفاده از مفهوم حداقل نسبت رفلاکس که با فرض اینکه تعداد دستگاه های تماس یا ارتفاع کل بسته بندی به بی نهایت تمایل دارد محاسبه می شود.

اگر مخلوط اولیه باید به صورت پیوسته به تعداد کسرهای بیش از دو تقسیم شود، از اتصال سری یا موازی ستون ها استفاده می شود.

با R. دوره ای ( برنج. 3 ، ب) مخلوط مایع اولیه به طور همزمان در مکعب ستون بارگذاری می شود که ظرفیت آن مطابق با عملکرد مورد نظر است. بخارات از مکعب وارد ستون شده و به کندانسور برگشتی بالا می روند و در آنجا متراکم می شوند. در دوره اولیه، تمام میعانات به ستون برگردانده می شود که به اصطلاح مربوط می شود. رژیم آبیاری کامل سپس میعانات به بلغم و تقطیر تقسیم می شود. با خارج شدن تقطیر (چه با نسبت رفلاکس ثابت یا با تغییر آن)، ابتدا اجزای فرار از ستون، سپس مواد فرار متوسط و غیره خارج می شوند. کسر (یا کسرهای) مورد نظر در مجموعه مناسب قرار می گیرد. . عملیات تا پردازش کامل مخلوط بارگیری شده اولیه ادامه می یابد.

مبانی محاسبه ستون های تقطیر.از نقطه نظر فیزیکوشیمیایی، R. یک فرآیند پیچیده انتقال حرارت و جرم مخالف جریان بین فازهای مایع و بخار در شرایط شرایط هیدرودینامیکی پیچیده است. این رویکرد برای توصیف ریاضی محاسبه فرآیند است که در ارتباط با استفاده از کامپیوترهای دیجیتال الکترونیکی (DPC) در حال توسعه است.

با این حال، هنگام در نظر گرفتن کمی عملکرد ستون‌های تقطیر، معمولاً از مفهوم صفحه نظری استفاده می‌شود. چنین صفحه ای به عنوان یک دستگاه تماس فرضی درک می شود که در آن تعادل ترمودینامیکی بین جریان بخار و مایع خروجی از آن برقرار می شود، یعنی غلظت اجزای این جریان ها توسط یک ضریب توزیع به هم متصل می شوند. هر ستون تقطیر واقعی را می توان با ستونی با تعداد معینی صفحه نظری مرتبط دانست که جریان ورودی و خروجی آن، هم از نظر بزرگی و هم از نظر غلظت، با جریان های ستون واقعی منطبق است. برای مثال می توان گفت که این دستگاه واقعی از نظر کارایی معادل یک ستون با پنج، شش و غیره است. صفحات نظری بر این اساس، می توان به اصطلاح تعیین کرد. بازده ستون به عنوان نسبت تعداد سینی های نظری مربوط به این ستون به تعداد سینی های واقعی نصب شده است. برای ستون های بسته بندی شده، HETP (ارتفاع معادل سینی نظری) را می توان به عنوان نسبت ارتفاع بستر بسته به تعداد سینی های نظری که در اثر جداسازی آن معادل است، تعریف کرد.

در ارتباط با مفهوم صفحه نظری، ایده مثمر ثمر جداسازی پارامترهای ساختاری و هیدرولیکی از پارامترهای فرآیند مانند نسبت‌های جریان و نسبت‌های توزیع است. در این مورد، تکلیف محاسبه ستون تقطیر به دو مورد ساده‌تر و مستقل تقسیم می‌شود: الف) محاسبه فن‌آوری، زمانی که لازم است مشخص شود که چه ترکیباتی روی تعداد ثابتی از صفحات نظری به دست می‌آیند، یا اینکه تعداد آنها چقدر است. برای به دست آوردن ترکیب مطلوب جریان های خروجی باید صفحات نظری گرفته شود. ب) محاسبه زمان لازم برای تعیین تعداد صفحات واقعی یا ارتفاع نازل برای رسیدن به تعداد مطلوب صفحات نظری. از نظر ریاضی، مسئله اول (الف) فرمول روشنی را می پذیرد و به حل یک سیستم گسترده از معادلات جبری غیرخطی (برای ستون هایی که به طور پیوسته کار می کنند) یا به یکپارچه سازی سیستم های معادلات دیفرانسیل معمولی (برای ستون های تناوبی) کاهش می یابد. در مورد مخلوط چند جزئی R.، راه حل تنها با کمک یک کامپیوتر دیجیتال در دسترس است. استفاده از ماشین آلات همچنین امکان محاسبه ستون های پیچیده را فراهم می کند که قبلاً استفاده از آنها در عمل به دلیل عدم وجود روش های دقیق محاسبه تا حدودی با مشکل مواجه می شد. در محاسبات هیدرولیک (ب)، همبستگی مستقیم تجربی بین مقادیر HETP و بازده، از یک سو، و طراحی سینی، نوع بسته بندی، و پارامترهای هیدرولیک (بارهای مخصوص بخار و مایع)، از سوی دیگر، می تواند وجود داشته باشد. استفاده می شود، یا روابطی که HETP و کارایی را با پارامترهای جنبشی و انتشار (مانند ضریب انتقال جرم و انتشار موثر) به هم متصل می کند.

زمینه های اصلی کاربرد صنعتی R. تولید فراکسیون های منفرد و هیدروکربن های منفرد از مواد اولیه نفتی در صنایع پالایش نفت و پتروشیمی، تولید اکسید اتیلن، اکریلونیتریل، کاپرولاکتام و آلکیل کلروسیلان ها در صنایع شیمیایی است. R. به طور گسترده در سایر شاخه های اقتصاد ملی استفاده می شود: صنایع متالورژی غیر آهنی، کک-شیمیایی، چوب-شیمیایی، مواد غذایی، شیمیایی و صنایع دارویی.

روشن: Kasatkin A. G.، فرآیندهای اساسی و دستگاه های فناوری شیمیایی، ویرایش هشتم، M.، 1971; Alexandrov I. A., Rectification and Absorption apparatuss, 2nd ed., M., 1971; کوگان V. B.، تقطیر آزئوتروپیک و استخراجی، ویرایش دوم، M.، 1971; Olevsky V. M.، Ruchinsky V. R.، اصلاح محصولات حرارتی ناپایدار، M.، 1972; پلاتونوف V. M.، Bergo B. G. جداسازی مخلوط های چند جزئی. محاسبه و تحقیق تصحیح در کامپیوتر، M., 1965; هلند چ.، تقطیر چند جزئی، ترانس. از انگلیسی، M., 1969; کرل ای.، راهنمای تصحیح آزمایشگاهی، ترجمه. از آلمانی، M.، 1960.

V. M. Platonov، G. G. Filippov.

دایره المعارف بزرگ شوروی. - م.: دایره المعارف شوروی. 1969-1978 .

مترادف ها:

معرفی

عایق رفلاکس حرارتی اصلاح

رکتیفیکاسیون از ابتدای قرن بیستم به عنوان یکی از مهمترین فرآیندهای تکنولوژیکی، عمدتاً در صنایع الکل و نفت شناخته شده است. در حال حاضر، یکسوسازی به طور فزاینده ای در زمینه های مختلف فناوری شیمیایی استفاده می شود، جایی که جداسازی اجزا به شکل خالص بسیار مهم است (در تولید سنتز آلی، ایزوتوپ ها، پلیمرها، نیمه هادی ها و مواد مختلف با خلوص بالا). بنابراین، فرآیند تقطیر حل یکی از مشکلات اصلی فناوری شیمیایی - جداسازی محصولات هدف با خلوص مورد نیاز را ممکن می سازد.

یکسوسازی فرآیند جداسازی مخلوط های مایع است که به فرآیندهای همزمان و مکرر تبخیر جزئی و متراکم شدن مخلوط در سطح تماس فاز کاهش می یابد. ستون های تقطیر برای فرآیندهای انتقال جرم در صنایع شیمیایی و پتروشیمی طراحی شده اند. بسته به قطر، دستگاه های ستون با انواع سینی ساخته می شوند.

همراه با الزامات عمومی (شدت بالا در واحد حجم دستگاه، هزینه آن، و غیره)، تعدادی از الزامات را می توان با توجه به مشخصات تولید تعیین کرد: فاصله زمانی زیادی از عملکرد پایدار با تغییر بار، توانایی سینی برای کار در مایعات آلوده، محافظت در برابر خوردگی و غیره. اغلب این ویژگی ها غالب می شوند و مناسب بودن طرح را برای استفاده در هر فرآیند خاص تعیین می کنند.

محاسبه یک ستون تقطیر به تعیین ابعاد هندسی اصلی قطر و ارتفاع کاهش می یابد. هر دو پارامتر تا حد زیادی توسط بارهای بخار و مایع، نوع صفحه و خواص فازهای برهم کنش تعیین می شوند.

مبانی نظری فرآیند اصلاح

یکسوسازی یک فرآیند انتقال جرم جداسازی مخلوط همگن از اجزای فرار است که توسط برهمکنش چندگانه جریان متضاد بخارهای تشکیل شده در طول تقطیر با مایعی که در طول تراکم این بخارات ایجاد می شود انجام می شود. جداسازی یک مخلوط مایع بر اساس فراریت متفاوت مواد است. در طول اصلاح، مخلوط اولیه به دو بخش تقسیم می شود: تقطیر - مخلوط غنی شده با یک جزء کم جوش (NC) و باقیمانده مالیات بر ارزش افزوده - مخلوط غنی شده با یک جزء با جوش بالا (HC). فرآیند یکسوسازی در یک واحد تقطیر انجام می شود. دستگاه اصلی یک ستون تقطیر است که در آن بخارات مایع مقطر از پایین بالا می‌آیند و مایع به سمت بخارات جریان می‌یابد که به صورت رفلاکس به قسمت بالایی دستگاه می‌رسد. فرآیند تقطیر می تواند در فشار اتمسفر و همچنین در فشارهای بالاتر و زیر فشار اتمسفر ادامه یابد. در خلاء، زمانی که مخلوط های مایع با جوش بالا جدا شوند، یکسوسازی انجام می شود. فشار بالا برای جداسازی مخلوط هایی که در حالت گازی با فشار کمتری هستند استفاده می شود. فشار اتمسفر هنگام جداسازی مخلوطی از مایعات به اجزای تشکیل دهنده آن استفاده می شود و خلوص تقطیر حاصل و باقیمانده تقطیر به میزان توسعه سطح تماس فاز، میزان خلط عرضه شده برای آبیاری و دستگاه ستون تقطیر بستگی دارد. .

فرآیند تقطیر برای جداسازی مایعات با نقاط جوش متفاوت از طریق تماس چندگانه جریان مخالف بخار و مایعات استفاده می شود. برای ایجاد تماس نزدیک بین بخار و مایع، ستون های تقطیر مجهز به دستگاه های ویژه - صفحات بسته بندی یا تقطیر هستند.

ستون های بسته بندی شده در تولید در مقیاس کوچک استفاده می شوند و در مواردی که نیاز به افت فشار کم است استفاده می شود. ستون های بسته بندی شده با حلقه های Raschig ساخته شده از مواد مختلف، حلقه های پهلو، اجیر از عناصر نمایه زین شکل (زین های Intallox و Berl) پر شده اند.

ستون های سینی به طور گسترده در پالایشگاه ها استفاده می شود. سینی ها با روش انتقال مایع از سینی به سینی (شکست و با دستگاه های انتقال ویژه)، با ماهیت حرکت فازها در سینی (حباب و جت)، با طراحی دستگاه هایی برای وارد کردن بخار به سینی متمایز می شوند. یک مایع (تماس، کلاهک، شیر و غیره). روی میز. 5.7 اطلاعاتی در مورد انواع اصلی صفحات مورد استفاده در صنایع شیمیایی و پالایش نفت ارائه می دهد.

محاسبه فن آوری ستون تقطیر شامل عملیات زیر است: 1) ترسیم تعادل مواد. 2) تعیین فشار در ستون. 3) محاسبه رژیم دما (دمای ورودی مواد خام، بالا و پایین ستون، انتخاب نوارهای جانبی در ستون های پیچیده). 4) تعیین نسبت رفلاکس (نسبت آبیاری)، یعنی. نسبت مقدار رفلاکس عرضه شده به بالای ستون به مقدار تقطیر. 5) تدوین تعادل حرارتی؛ 6) تعیین جریان مواد داخلی؛ 7) محاسبه تعداد صفحات نظری. 8) تعیین تعداد صفحات واقعی (معتبر).

برای جریان پیوسته فرآیند یکسوسازی، لازم است که مخلوطی که وارد جداسازی می شود با جریان بخار ورودی با غلظت بالاتری از جزء به سختی فرار (با جوشش بالا) نسبت به مخلوط در تماس باشد. بنابراین، در تاسیسات تقطیر مداوم (شکل 1)، ستون ها از دو قسمت زیرین (کامل) و فوقانی (تقویت کننده) ساخته می شوند. در قسمت تخلیه ستون، جزء فرار از مایع در حال جریان به پایین حذف می شود و در قسمت بالایی، بخارات صعودی با جزء فرار غنی می شوند.

نمودار شماتیک کارخانه تقطیر در شکل 1 نشان داده شده است:

شکل 1. - نمودار شماتیک کارخانه تقطیر:

1 - ظرف برای مخلوط اولیه؛ 2.9 - پمپ ها؛ 3 - مبدل حرارتی-هیتر; 4 - دیگ بخار؛ 5 - ستون تقطیر; 6 - خلط آور; 7 - کولر تقطیر; 8 - ظرف جمع آوری عرقیات; 10 - خنک کننده مایع پایین; 11 - ظرف مایع ته.

مخلوط اولیه از مخزن میانی 1 پمپ سانتریفیوژ 2 وارد مبدل حرارتی می شود 3 جایی که تا نقطه جوش گرم می شود. مخلوط گرم شده برای جداسازی در ستون تقطیر 5 تغذیه می شود، جایی که ترکیب مایع برابر با ترکیب مخلوط اولیه است.

در جریان پایین ستون، مایع با بخار بالارونده تشکیل شده در هنگام جوشاندن مایع پایین در دیگ برهم کنش می کند. 4. ترکیب اولیه بخار تقریباً برابر با ترکیب باقیمانده مالیات بر ارزش افزوده است ایکس دبلیو , آن ها در یک جزء فرار تخلیه شده است. در نتیجه تبادل جرم با مایع، بخار با یک جزء بسیار فرار غنی می شود. برای غنی‌سازی کامل‌تر، قسمت بالایی ستون مطابق با یک عدد رفلاکس داده شده با مایع (ریفلاکس) آبیاری می‌شود. , در خلط آور به دست می آید 6 با متراکم کردن بخار خروجی از ستون. بخشی از میعانات به شکل یک محصول جداسازی تمام شده - تقطیر از دستگاه خلط گیر خارج می شود که در مبدل حرارتی 7 خنک می شود و به مخزن میانی 8 ارسال می شود. از پایین ستون توسط یک پمپ 9 مایع پایین به طور مداوم حذف می شود - محصولی غنی شده با یک جزء غیر فرار که در مبدل حرارتی 10 خنک می شود. و به کانتینر 11 می رود.

بنابراین، در ستون تقطیر، یک فرآیند غیر تعادلی پیوسته جداسازی مخلوط اولیه به یک تقطیر (با محتوای بالای یک جزء فرار) و یک باقیمانده تقطیر (غنی شده با یک جزء غیر فرار) انجام می شود.

رکتیفیکاسیون از ابتدای قرن نوزدهم به عنوان یکی از مهمترین فرآیندهای تکنولوژیکی، عمدتاً در صنایع الکل و نفت شناخته شده است. در حال حاضر، یکسوسازی به طور فزاینده ای در زمینه های مختلف فناوری شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که جداسازی اجزا به شکل خالص بسیار مهم است (در تولید سنتز آلی، ایزوتوپ ها، پلیمرها، نیمه هادی ها و مواد مختلف با خلوص بالا).

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

معرفی

1. طرح فناورانه و شرح آن

2. محاسبات فن آوری

2.1 محاسبه ستون تقطیر

2.2 تعادل مواد

4. محاسبه نصب حرارتی

3. محاسبه حرارتی ستون

نتیجه

کتابشناسی - فهرست کتب

معرفی

یکسوسازی یکی از روش های جداسازی مخلوط های مایع بر اساس توزیع متفاوت اجزای مخلوط بین فاز مایع و بخار است. ستون های تقطیر به عنوان دستگاه هایی برای انجام یکسوسازی استفاده می شوند - متشکل از خود ستون، که در آن تماس جریان مخالف بخار و مایع انجام می شود، و دستگاه هایی که در آن مایع تبخیر می شود و بخار متراکم می شود - یک مکعب و یک کندانسور برگشتی. ستون یک استوانه توخالی عمودی است که در داخل آن صفحات به اصطلاح (دستگاه های تماس با طرح های مختلف) نصب شده است یا یک ماده توده ای شکل - یک نازل قرار می گیرد. مکعب و خلل گیر معمولاً مبدل های حرارتی پوسته و لوله هستند (کوره های لوله ای و مکعب های اواپراتور نیز استفاده می شود).

هدف سینی ها و نازل ها جداسازی سطح سطحی و بهبود تماس بین مایع و بخار است. صفحات معمولاً مجهز به دستگاهی برای سرریز مایع هستند. به عنوان بسته بندی ستون های تقطیر معمولاً از حلقه هایی استفاده می شود که قطر آنها برابر با ارتفاع آنها است.

در حالت اول، مخلوطی که قرار است جدا شود به طور پیوسته به ستون تقطیر وارد می شود و دو یا چند فراکسیون غنی شده در برخی اجزا و در برخی دیگر تخلیه شده به طور مداوم از ستون خارج می شوند. یک ستون کامل از دو بخش تقویت کننده و جامع تشکیل شده است. مخلوط اولیه (معمولاً در نقطه جوش) به ستون وارد می شود، جایی که با مایع به اصطلاح استخراج شده که در دستگاه های تماس (سینی یا بسته بندی) قسمت اگزوز جریان مخالف جریان بخار بالا می رود، مخلوط می شود. با رسیدن به انتهای ستون، مایع با اجزای فرار سنگین غنی می شود. در پایین، مایع تا حدی در نتیجه گرم شدن توسط خنک کننده عرضه شده تبخیر می شود و بخار دوباره وارد بخش اگزوز می شود. پس از عبور از آن، غنی شده با اجزای فرار، بخار وارد کندانسور رفلاکس می شود، جایی که معمولاً با یک مبرد مناسب کاملاً متراکم می شود. مایع حاصل به دو جریان - تقطیر و بلغم تقسیم می شود. تقطیر یک جریان محصول است و بلغم به آبیاری قسمت تقویتی که از طریق دستگاه های تماسی که با آن جریان می یابد، تامین می شود. بخشی از مایع به شکل پسماند مالیات بر ارزش افزوده (همچنین جریان محصول) از پایین ستون خارج می شود.

اگر مخلوط اولیه نیاز به تقسیم پیوسته به بیش از دو بخش داشته باشد، از اتصال سری یا موازی ستون ها استفاده می شود.

با یکسوسازی دوره ای، مخلوط مایع اولیه به طور همزمان در مکعب ستون بارگذاری می شود که ظرفیت آن با عملکرد مورد نظر مطابقت دارد. بخارات وارد ستون می شوند و به سمت خلل گیر بالا می روند و در آنجا متراکم می شوند. در دوره اولیه، تمام میعانات به ستون برگردانده می شود که مطابق با رژیم کامل آبیاری است. سپس میعانات به دو دسته تقطیر و بلغم تقسیم می شود. همانطور که تقطیر خارج می شود (چه با یک نسبت ثابت برگشتی یا با تغییر آن، ابتدا اجزای فرار از ستون، سپس مواد فرار متوسط و غیره حذف می شوند). کسر (یا کسری) مورد نظر در مجموعه مناسب قرار می گیرد. عملیات تا پردازش کامل مخلوط بارگیری شده اولیه ادامه می یابد.

زمینه های اصلی کاربرد صنعتی یکسوسازی عبارتند از تولید فراکسیون های منفرد و هیدروکربن های منفرد از مواد اولیه نفتی در صنایع پالایش نفت و پتروشیمی، اکسید اتیلن، اکریلونیتریل، آکریل کلروسیلان ها - در صنایع شیمیایی. اصلاح به طور گسترده در سایر بخش های اقتصاد ملی استفاده می شود: صنایع شیمیایی کک، چوب شیمیایی، مواد غذایی، شیمیایی و صنایع دارویی.

1. طرح فناورانه و شرح آن

نمودار شماتیک کارخانه تقطیر در شکل 1.1 نشان داده شده است

طرح یک کارخانه تقطیر با عملکرد مداوم

1 - ظرف برای مخلوط اولیه؛ 2 - بخاری؛ 3 - ستون؛

4 - دیگ بخار؛ 5 - خلط آور; 6 - مقسم رفلاکس; 7 - یخچال؛ 8 - جمع آوری عرقیات; 9 - جمع آوری باقیمانده مالیات بر ارزش افزوده.

مخلوط اولیه از ظرف 1 توسط یک پمپ گریز از مرکز به مبدل حرارتی 2 تغذیه می شود و در آنجا تا نقطه جوش گرم می شود. مخلوط گرم شده برای جداسازی در ستون تقطیر 3 تغذیه می شود، جایی که ترکیب مایع برابر با ترکیب مخلوط اولیه xF است. در جریان پایین ستون، مایع با بخار بالارونده، که در طول جوشاندن مایع پایین در دیگ بخار تشکیل می شود، تعامل می کند. در نتیجه تبادل جرم با مایع، بخار با یک جزء فرار غنی می شود. برای غنی‌سازی کامل‌تر، قسمت بالایی ستون مطابق با نسبت رفلاکس معین با مایع (ریفلاکس) از ترکیب xP که در کندانسور رفلکس 5 با متراکم کردن بخار خروجی از ستون به‌دست می‌آید آبیاری می‌شود. بخشی از میعانات به شکل یک محصول جداسازی تمام شده - تقطیر از دستگاه تخلیه خارج می شود که در مبدل حرارتی 7 خنک می شود و به مخزن 8 ارسال می شود.

از قسمت پایین ستون، پمپ به طور مداوم مایع پایین را خارج می کند - محصولی غنی شده با یک جزء غیر فرار، که در مبدل حرارتی 7 خنک می شود و به ظرف 9 ارسال می شود.

بنابراین، در ستون تقطیر، یک فرآیند غیر تعادلی پیوسته جداسازی مخلوط دوتایی اولیه به یک تقطیر (با محتوای بالای یک جزء فرار) و یک باقیمانده تقطیر (غنی شده با یک جزء غیر فرار) انجام می شود.

2. محاسبات فنی

2.1 محاسبه ستون تقطیر

2.2 تعادل مواد

با دانستن عملکرد ستون و غلظت‌های مورد نیاز، داده‌های از دست رفته، یعنی عملکرد تقطیر و کف (GW و GD) را بر اساس معادلات تعادل مواد تعیین می‌کنیم.

از اینجا متوجه می شویم:

0.83-0.31=0.52 کیلوگرم بر ثانیه

کسرهای مولی جزء فرار در مایع کجا هستند و غلظت جزء فرار در بخار است که با مایع در تعادل است (تغذیه مخلوط اولیه).

اجازه دهید ترکیبات فاز را از کسر جرمی به مول با توجه به نسبت دوباره محاسبه کنیم

که در آن Mch و Mt وزن مولکولی تتراکلرید کربن و تولوئن به ترتیب، کیلوگرم بر کیلومتر است.

جزء کم جوش (بسیار فرار) - تتراکلرید کربن

جزء با جوش بالا (غیر فرار) - تولوئن

مخلوط kmol/kmol.

مخلوط kmol/kmol

معادله خط کار قسمت تقویت کننده بالایی ستون

با توجه به نمودار y-x، مقدار مربوطه را پیدا می کنیم، بنابراین = 0.68

جریان مولی نسبی

متوسط دبی جرمی (بار) مایع برای قسمت های بالایی و پایینی ستون از نسبت های زیر تعیین می شود:

که در آن MP و MF جرم مولی تقطیر و مخلوط اولیه هستند.

МВ و МН میانگین جرم مولی مایع در قسمت های بالایی و پایینی ستون هستند.

جرم مولی تقطیر در این مورد می تواند برابر با جرم مولی جزء فرار - تتراکلرید کربن باشد. جرم مولی مایع در قسمت های بالایی و پایینی ستون به ترتیب برابر است با:

که در آن Mch و MT توده های مولی تتراکلرید کربن و تولوئن هستند.

xsr.v و xsr.n - میانگین ترکیب مولی مایع به ترتیب در قسمت های بالایی و پایینی ستون:

جرم مولی مخلوط اولیه

جرم مولی تقطیر

با جایگزین کردن، دریافت می کنیم:

میانگین جرم جریان بخار در قسمت های GВ بالا و GN پایین ستون به ترتیب برابر است با:

در اینجا و میانگین جرم مولی بخارات در قسمت های بالایی و پایینی ستون آمده است:

با جایگزین کردن، دریافت می کنیم:

2.3 محاسبه سرعت و قطر رشته

محاسبه سرعت بخار برای ستون‌های تقطیر سینی با سینی‌های غربالی بر اساس رابطه زیر انجام می‌شود:

ضریب c بسته به طراحی سینی ها، فاصله بین سینی ها، فشار کاری ستون، بار مایع ستون. فاصله بین صفحات را h=300mm تنظیم کنید. با توجه به h ، ما از نمودار c \u003d f (h) نشان داده شده در شکل 7.2 کتاب درسی ، مقدار ضریب c \u003d 0.032 را تعیین می کنیم.

بگذارید چگالی مایع xv و xn و بخار uv و un را در قسمت‌های بالایی و پایینی ستون در دمای متوسط در آنها tB و tН پیدا کنیم. میانگین دمای بخار از نمودار t -x, y تعیین می شود.

تلویزیون = 86 C; tn = 105 C

چگالی فاز مایع در بالا و پایین ستون را محاسبه کنید:

جایی که xob.v، xob.n - غلظت حجمی فاز مایع، به ترتیب، در بالا و پایین ستون.

سرعت مجاز در قسمت های بالایی و پایینی ستون به ترتیب برابر است با:

از آنجایی که سرعت های بدست آمده با یکدیگر تفاوت کمی دارند، از میانگین سرعت بخار در محاسبه استفاده می کنیم:

\u003d (0.54 + 0.52) / 2 \u003d 0.53 متر بر ثانیه

قطر تقریبی ستون از معادله جریان تعیین می شود:

میانگین جریان جرمی بخار در ستون را معادل نصف مجموع GV و GH در نظر می گیریم:

G \u003d (1.4 + 1.6) / 2 \u003d 1.28 کیلوگرم در ثانیه

میانگین چگالی بخار:

قطر ستون

قطر استاندارد پوسته ستون را با توجه به کاتالوگ d = 800 میلی متر انتخاب می کنیم. در این حالت، سرعت عمل واقعی بخار برابر با:

0، (0.79/0.8)2 = 0.6 m/s

برای ستونی با قطر 800 میلی متر، سینی TSK-R را با ابعاد طراحی زیر انتخاب می کنیم:

قطر سوراخ های صفحه do=3mm

گام بین سوراخ ها t=7mm

آستانه سرریز hper=30mm

عرض آستانه سرریز b=0.4m

قسمت کاری صفحه St=0.41m2

سرعت در قسمت کار صفحه

T=*0.785*d2/ST=0.6*0.785*0.82/0.41=0.74 m/s

2.4 ارتفاع لایه مایع سبک روی سینی و میزان بخار لایه حباب دار

ارتفاع لایه مایع سبک h ® برای صفحات الک با این معادله به دست می آید

ho = 0.787، (2.30)

نرخ جریان خاص مایع در هر 1 متر از عرض پارتیشن تخلیه کجاست؟

ب - عرض پارتیشن تخلیه، متر؛

ارتفاع پارتیشن سرریز، متر؛

ضریب دینامیکی ویسکوزیته سیال، mPa s.

m توان است.

کشش سطحی مایع، mN/m؛

کشش سطحی آب، mN/m.

برای مخلوطی از مایعات معمولی در قسمت های بالایی و پایینی ستون، مقدار ویسکوزیته mcm را می توان با استفاده از فرمول های زیر محاسبه کرد:

که در آن، ضرایب دینامیکی ویسکوزیته تتراکلرید کربن و تولوئن در بالا و پایین.

ارتفاع لایه سبک:

الف) برای بالای ستون:

ب) برای پایین ستون:

برای بالای ستون

برای پایین ستون

2.5 محاسبه صفحات و ارتفاع ستون

RT=559 mmHg

РCCL4=1475 mmHg

برای تعیین کارایی صفحات، ضریب فرار نسبی اجزای جدا شده را 6=Pt/RSCL4 و ضریب ویسکوزیته دینامیکی مخلوط اولیه m را در دمای متوسط در ستون پیدا می کنیم.

b=1475/559=2.64

ضریب دینامیکی تولوئن 0.29 cP، تتراکلرید کربن 0.32 cP است.

m \u003d (mscl4-µt) / 2 \u003d (0.29 + 0.32) / 2 \u003d 0.36

bµ=2.64*0.36=0.954

با توجه به نمودار، بازده 0.48 است.

طبق نمودار، مقدار اصلاح طول مسیر را پیدا می کنیم \u003d 0.185

میانگین راندمان صفحات:

l=(1+)=0.48*(1+0.185)=0.57

تعداد صفحات واقعی با معادله محاسبه می شود

ارتفاع پاپت

Ht \u003d (n - 1) h \u003d (14 - 1) 0.3 \u003d 6.6 متر

3. محاسبه هیدرولیک مقاومت صفحات

مقاومت هیدرولیکی صفحات ستون RK با فرمول تعیین می شود:

که در آن РВ و РН مقاومت هیدرولیکی یک صفحه، به ترتیب، قسمت های بالایی و پایینی ستون، Pa است.

مقاومت هیدرولیکی کل یک صفحه شامل سه ترم است.

مقاومت هیدرولیکی یک صفحه خشک با رابطه زیر محاسبه می شود:

ضریب مقاومت / بیایید = 1.5 را در نظر بگیریم.

مقاومت هیدرولیکی لایه گاز مایع (فوم) روی سینی ها در قسمت های بالایی و پایینی ستون متفاوت خواهد بود:

مقاومت هیدرولیکی ناشی از نیروهای کشش سطحی برابر است با:

سپس مقاومت کل یک صفحه برابر است با:

سپس مقاومت کل ستون تقطیر:

4. محاسبه نصب حرارتی

Qd = GD(1 + R)rD

Qd \u003d 0.52 (1 + 1.8) * 204 * 103 \u003d 297 * 103 W

جایی که rD گرمای تراکم رفلاکس است

rD = ra *xD + (1 - xD)rv

rD = 0.95*195*103+0.01*394*103=204*103 J/kg

جایی که rc \u003d 195 * 103 J / kg - گرمای تراکم تتراکلرید کربن،

rt \u003d 394 * 103 J / kg گرمای تراکم تولوئن است.

مصرف گرمای دریافتی در مکعب اواپراتور از بخار گرمایشی با رابطه زیر بدست می آید:

Qk=QD +GD*CD*tD+GW*CW*tW-Gf*Cf*tf

Qk=1.03*(297*103+0.52*0.46*4190*80+0.31*4190*110.6*0.46-0.83*0.455*4190*93)= 305* 103

مصرف حرارت در بخاری بخار مخلوط اولیه:

Q=1.05*Gf*Cf*(tf-tstart) = 1.05*0.83*4190*(93-18) =274*103W (3.4)

مصرف گرمایی که به آب خنک کننده در کولر آب مقطر داده می شود:

Q= GD*CD*(tD-tkon) = 0.52*0، 46*4190*(80-25)=155020W (3.5)

مصرف گرمایی که به آب خنک کننده در کولر آبی باقیمانده تقطیر داده می شود:

Q= GW*CW*(tW -tcon) = 0، 31*0، 46*4190*(110، 9-25) = 202010W (3.6)

مصرف بخار گرمایشی:

الف) در یک مکعب - اواپراتور

Gg.p \u003d Qk / rg.p \u003d 305 * 103 / 2141 * 103 \u003d 0.42 کیلوگرم در ثانیه (3.7)

ب) در بخاری های مخلوط اولیه

Gg.p \u003d 274 * 103 / 2141 * 103 \u003d 0.12 کیلوگرم در ثانیه

مجموع: 0.42+0.12=0.54 kg/s یا t/h

مصرف آب خنک کننده در دمای 200 درجه سانتیگراد:

الف) در یک خلط آور

Vv \u003d QD / Sv * (tcon - tnach) * sv \u003d 297 * 103 / 4190 * 20 * 1000 \u003d 0، 0035 m3 / s (3.8)

ب) در خنک کننده تقطیر آب

Vv \u003d 155.020 * 103 / 4190 * 20 * 1000 \u003d 0.0184 m3 / s

ج) در کولر آبی باقیمانده تقطیر

Vv \u003d 202.010 * 103 / 4190 * 20 * 1000 \u003d 0.0024 m3 / s

عمل تقطیر گیاهی مستمر است

نتیجه

در این پروژه درسی، در نتیجه محاسبات مهندسی، یک واحد تقطیر برای جداسازی مخلوط دوتایی تتراکلرید کربن - تولوئن با ستون تقطیر با قطر D = 0.8 (m)، ارتفاع H = 6.6 انتخاب شد. m)، که در آن صفحات غربال استفاده می شود، فاصله بین آن h = 0.3 (m). ستون به طور معمول کار می کند.

کتابشناسی - فهرست کتب

فرآیندها و دستگاه های اساسی فناوری شیمیایی / راهنمای طراحی / Pod. ویرایش یو.آی. Dytnersky.- M: Chemistry, 1983 - 272 p.

مثالها و وظایف دوره فرآیندها و دستگاههای فناوری شیمیایی /آموزش/، K.F. پاولوف، پی.جی. رومانکوف، A.A. نوسکوف، ویرایش نهم. تجدید نظر شده است و تکمیل شد. L. شیمی، 1987-575s.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

جوهر فرآیند تقطیر دوره ای مخلوط های دوتایی. اصول عملکرد یک واحد تقطیر با کار مداوم برای جداسازی مخلوط های دوتایی. محاسبه تعادل مواد و حرارت. تعیین سرعت بخار و قطر ستون.

مقاله ترم، اضافه شده در 2011/10/24

ماهیت و هدف یکسوسازی فرآیند انتشار برای جداسازی مخلوط مایع از اجزای محلول متقابل است که در نقطه جوش متفاوت هستند. محاسبه تراز مواد تعیین سرعت بخار و قطر ستون. محاسبه حرارتی نصب.

کار کنترل، اضافه شده در 2011/10/24

نمودار شماتیک کارخانه تقطیر. محاسبه فن آوری ستون تقطیر عمل پیوسته. خواص فیزیکوشیمیایی و هیدرولیکی اولیه فازهای بخار و مایع برای بالا و پایین ستون. کارایی تماس محلی

مقاله ترم، اضافه شده در 12/05/2010

مبانی فرآیند یکسوسازی و محاسبه ستون های تقطیر. طرح کار و انواع صفحات درپوش. نمودار شماتیک فرآیند اصلاح. محاسبه حرارتی نصب. محاسبه ستون تقطیر سینی. محاسبه دقیق خلل گیر.

مقاله ترم، اضافه شده در 2011/08/20

شرح نصب عملیات مداوم برای اصلاح. تعیین نسبت رفلاکس عملیاتی و قطر ستون. محاسبه حجم بخار و مایع. محاسبه دیگ بخار. انتخاب پمپ برای صدور مخلوط اولیه به نصب، تجزیه و تحلیل تلفات فشار.

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/11/26

توسعه یک واحد تقطیر برای جداسازی مداوم مخلوط: استون - اسید استیک. محاسبه قطر، ارتفاع، مقاومت هیدرولیکی ستون تقطیر. تعیین تعادل حرارتی و مصرف بخار گرمایش، آب خنک کننده.

مقاله ترم، اضافه شده در 2011/10/24

محاسبه ستون تقطیر عمل پیوسته با صفحات الک برای جداسازی مخلوط اتانول آب با ظرفیت 5000 کیلوگرم در ساعت برای مخلوط اولیه. تعادل مواد و حرارت، ابعاد دستگاه و عناصر ساختاری نرمال شده.

مقاله ترم، اضافه شده 05/13/2011

تجزیه و تحلیل نتایج محاسبه یک ستون تقطیر عمل مداوم، در نظر گرفته شده برای جداسازی مخلوط دوتایی متیل الکل - اتیل الکل. تعادل مواد، محاسبه عایق حرارتی ستون، تجهیزات کمکی، دیگ بخار.

پایان نامه، اضافه شده در 1390/04/17

ویژگی های فرآیند تکنولوژیکی اصلاح؛ محاسبه یک تاسیسات برای جداسازی مخلوط اتانول - متانول با ظرفیت 160 تن در روز. تعیین حالت عملکرد ستون، جریان مواد، تعادل حرارتی؛ محاسبه هیدرولیک صفحه غربال.

مقاله ترم، اضافه شده 12/17/2012

فرآیند یکسوسازی نقش اصلی را در بین فرآیندهای جداسازی مخلوط‌های صنعتی ایفا می‌کند. در صنعت، مخلوط‌های چند جزئی هر دو مخلوط ساده زئوتروپیک و پیچیده آزئوتروپیک در معرض جداسازی قرار می‌گیرند. روش های جداسازی مخلوط های غیر ایده آل

یکی از رایج ترین روش های جداسازی مخلوط های همگن مایع متشکل از دو یا چند جزء، تقطیر (تقطیر و یکسوسازی) است. تقطیر در یک مفهوم گسترده، فرآیندی است که شامل تبخیر جزئی مخلوطی است که باید جدا شود و متعاقباً تراکم بخارهای حاصل، یک بار یا به طور مکرر انجام می شود. در نتیجه تراکم، مایعی به دست می آید که ترکیب آن با ترکیب مخلوط اولیه متفاوت است.

یکسوسازی فرآیند تبخیر جزئی مکرر مایع و تراکم بخارات است. این فرآیند با تماس جریان بخار و مایع با دماهای مختلف انجام می شود و معمولاً در دستگاه ستونی انجام می شود. در هر تماس، یک جزء عمدتاً کم جوش (LBC) از مایع تبخیر می‌شود که بخارها را غنی می‌کند و یک جزء عمدتاً با جوش بالا (HBC) از بخارات متراکم می‌شود و به مایع منتقل می‌شود. چنین مبادله دو طرفه اجزایی که بارها تکرار شده است، در نهایت امکان به دست آوردن جفت هایی را می دهد که تقریباً FCC خالص هستند. این بخارات، پس از متراکم شدن در دستگاه جداگانه، یک تقطیر (صحیح) و بلغم می دهند - مایعی که برای آبیاری ستون و برهمکنش با بخارات در حال افزایش برگشت داده می شود. بخارات با تبخیر جزئی از پایین ستون باقیمانده به دست می آیند که تقریباً FCC خالص است.

فرآیندهای اصلاح در دستگاه هایی انجام می شود که طرح فن آوری آن به هدف دستگاه و فشار موجود در آن بستگی دارد و طراحی به روش سازماندهی تماس فاز بستگی دارد.

با اجرای مرحله ای فرآیند یکسوسازی در دستگاه ستون، تماس بخار و مایع می تواند در جریان متقابل (در سینی های نوع خرابی)، در جریان متقاطع (روی سینی های درپوش)، در جریان همزمان (سینی های جت) رخ دهد.

اگر فرآیند تقطیر به طور مداوم در کل حجم دستگاه ستون انجام شود، تماس بخار و مایع در طول حرکت هر دو فاز فقط در جریان متقابل می تواند رخ دهد. یکسو کننده های مدرن را می توان بسته به هدف تکنولوژیکی، فشار و دستگاه داخلی که تماس بین بخار و مایع را فراهم می کند طبقه بندی کرد.

با توجه به هدف فن آوری، دستگاه های تقطیر به ستون هایی برای تاسیسات خلاء جوی، ترک های حرارتی و کاتالیزوری، تقطیر ثانویه فرآورده های نفتی، و همچنین برای یکسوسازی گازها، تثبیت کسرهای نفت سبک و غیره تقسیم می شوند.

الزامات زیر بر دستگاه های تقطیر مدرن تحمیل می شود: ظرفیت جداسازی و ظرفیت تولیدی بالا، قابلیت اطمینان و انعطاف کافی در عملیات، هزینه های عملیاتی کم، وزن و سادگی کم، طراحی فنی.

الزامات دوم کمتر از اولی مهم نیستند، زیرا آنها نه تنها هزینه های سرمایه را تعیین می کنند، بلکه تا حد زیادی بر ارزش هزینه های عملیاتی تأثیر می گذارند، سهولت و راحتی در ساخت دستگاه، نصب و برچیدن، تعمیر، کنترل، آزمایش، و همچنین ایمنی عملیات و غیره

علاوه بر الزامات ذکر شده در بالا، دستگاه تقطیر باید الزامات استانداردهای دولتی، استانداردهای دپارتمان و بازرسی های Gostekhnadzor را نیز برآورده کند.

طرح تکنولوژیکی دستگاه به ترکیب مخلوط جدا شده، الزامات کیفیت محصولات به دست آمده، امکان کاهش هزینه های انرژی، هدف دستگاه، جایگاه آن در زنجیره تکنولوژیکی کل نصب بستگی دارد. ، و بسیاری از عوامل دیگر.

فرآیند تقطیر مخلوط های مایع در کارخانه های تقطیر، متشکل از چندین دستگاه انجام می شود. اصل جداسازی یک مخلوط دو جزئی را با استفاده از مثال عملیات نصب مشابه در نظر بگیرید (شکل 10.1). مخلوطی که قرار است جدا شود به طور مداوم از طریق یک ورودی که کمی بالاتر از وسط بدنه ستون قرار دارد وارد ستون تقطیر می شود. مخلوط مایع معرفی شده از طریق دستگاه های تماس (سینی) به قسمت پایینی ستون که مکعب نامیده می شود فرود می آید. بخار به سمت جریان مایع بالا می رود که در نتیجه جوشیدن مایع در پایین ستون ایجاد می شود. بخارهای حاصل عمدتاً حاوی NCCو مقداری VKK. هنگامی که بخار با مایع روی صفحات ستون تعامل می کند، VKK متراکم می شود و توسط جریان مایع به پایین ستون منتقل می شود. با توجه به این، در جفت افزایش، مقدار NCC. بنابراین، هنگامی که بخار بالا می رود، آنها غنی می شوند NCC، در حالی که مایعی که به پایین جریان می یابد غنی می شود WCC.

مخلوط اولیه از مخزن میانی 1 توسط یک پمپ گریز از مرکز 2 به مبدل حرارتی 3 تغذیه می شود و در آنجا تا نقطه جوش گرم می شود. مخلوط گرم شده به بخش تقطیر در ستون تقطیر 5 روی صفحه تغذیه می رود، جایی که ترکیب مایع برابر با ترکیب مخلوط اولیه است. در جریان پایین ستون، مایع با بخار بالارونده که در هنگام جوشاندن مایع پایین در دیگ بخار تشکیل می‌شود، تعامل می‌کند. ترکیب اولیه بخار تقریباً برابر با ترکیب باقیمانده پایین است، یعنی تخلیه می‌شود. در جزء فرار در نتیجه تبادل جرم با مایع، بخار با یک جزء بسیار فرار غنی می شود

برنج. 10.1. نمودار شماتیک کارخانه تقطیر:

1 - ظرف برای مخلوط اولیه؛ 2، 9 - پمپ ها؛ 3- مبدل حرارتی - بخاری خوراک; 4 - دیگ بخار؛ 5 - ستون تقطیر; 6 - خلط آور; 7 – کولر تقطیر 8 - ظرف جمع آوری عرقیات; 10 – خنک کننده مایع پایین؛ 11 - ظرف مایع ته.

برای غنی‌سازی کامل‌تر، قسمت بالایی ستون مطابق با نسبت رفلاکس معین با مایع (ریفلاکس) آبیاری می‌شود که در خلل‌گیر 6 با متراکم کردن بخار خروجی از ستون حاصل می‌شود. بخشی از میعانات به شکل یک محصول جداسازی نهایی - تقطیر از کندانسور ریفلاکس خارج می شود که در مبدل حرارتی 7 خنک می شود و به مخزن میانی 8 ارسال می شود.

از قسمت پایین ستون، پمپ 9 به طور مداوم مایع پایین را خارج می کند - محصولی غنی شده با یک جزء غیر فرار که در مبدل حرارتی 10 خنک می شود و به ظرف 11 ارسال می شود.

بنابراین، در ستون تقطیر، یک فرآیند غیر تعادلی پیوسته جداسازی مخلوط دوتایی اولیه به یک تقطیر با محتوای بالا از یک جزء بسیار فرار و یک باقیمانده تقطیر غنی شده در یک جزء غیر فرار انجام می‌شود.

تصحیح مخلوط‌های چند جزئی، که در عمل از مخلوط‌های دو جزئی رایج‌تر هستند، طبق طرحی که در بالا مورد بحث قرار گرفت انجام می‌شود، اگرچه تعداد تجهیزات مورد استفاده در این مورد افزایش می‌یابد.

در کارخانه های تقطیر عمدتاً از دو نوع دستگاه استفاده می شود: ستون هایی با تماس فاز پلکانی (سینی) و تماس پیوسته (فیلم و بسته بندی شده).

تصحیح مخلوط‌های چند جزئی می‌تواند در توالی‌های مختلف، با استفاده از تعداد زیادی ستون ساده (یکی کمتر از تعداد اجزای مخلوط اولیه) و با استفاده از یک ستون پیچیده انجام شود.

ستون های سینی عمدتاً برای فرآیند تقطیر استفاده می شوند. آنها صفحات افقی را با وسایلی نصب می کنند که تماس خوبی بین مایع و بخار ایجاد می کند.

قطر ستون بسته به عملکرد نصب و سرعت بخار در ستون تعیین می شود که در محدوده 0.6 - 1.0 انتخاب می شود. ام‌اس. ستون های تقطیر در اندازه های مختلف استفاده می شود: از ستون های کوچک با قطر 300 - 400 میلی متربه تاسیسات با کارایی بالا، با ستون هایی با قطر 6، 8، 10، 12 متر و بیشتر.

ارتفاع ستون به تعداد صفحات و فاصله بین آنها بستگی دارد. هرچه فاصله بین صفحات کمتر باشد، ستون کمتر می شود. اما با کاهش فاصله بین صفحات، حباب پاشش ها افزایش می یابد و خطر انتقال مایعات از صفحات پایینی به صفحات بالایی وجود دارد که باعث کاهش قابل توجه راندمان می شود. نصب و راه اندازی. فاصله بین صفحات معمولا بسته به قطر ستون و با در نظر گرفتن امکان تعمیر و نظافت ستون گرفته می شود. فواصل توصیه شده بین صفحات ستون های تقطیر بسته به قطر آنها در زیر آورده شده است:

قطر ستون، میلی مترتا 800، 800 - 1600، 1600 - 2000

فاصله بین صفحات میلی متر 200 -350, 350 - 400, 400 - 500

قطر ستون، میلی متراز 2000 - 2400 و بیش از 2400

فاصله بین صفحات میلی متر 500 - 600، بالای 600.

تعداد صفحات ستون تقطیر یا ارتفاع بسته بندی با محاسبه تکنولوژیکی تعیین می شود. این بستگی به خواص فیزیکوشیمیایی اجزای جداسازی شده، خلوص جداسازی مورد نیاز و کارایی دارد. ظرف ها. به طور معمول، ستون های تقطیر دارای 10 تا 30 صفحه هستند، اما ستون های جداسازی مخلوط ها با نقطه جوش نزدیک صدها صفحه دارند و به ترتیب ارتفاع 30 تا 90 دارند. متر.

ستون های تقطیر معمولاً در اتمسفر یا فشار جزئی کار می کنند. ستون‌های خلاء و ستون‌هایی که با فشار بالا کار می‌کنند کاربرد محدودی دارند. یکسوسازی خلاء زمانی استفاده می شود که فرد بخواهد دما را در ستون کاهش دهد، که در هنگام جداسازی اجزای با نقطه جوش بالا یا موادی که در دماهای بالا ناپایدار هستند ضروری است. یکسوسازی تحت فشار بالا برای جداسازی گازهای مایع و مایعات فرار استفاده می شود.

یکسوسازی جداسازی مخلوط مایع به اجزای تشکیل دهنده یا گروهی از اجزاء در نتیجه برهمکنش جریان مخالف بخار مخلوط و مخلوط مایع است.

فرآیند تقطیر مخلوط های مایع در کارخانه های تقطیر، متشکل از چندین دستگاه انجام می شود. اصل جداسازی یک مخلوط دو جزئی را با استفاده از مثال عملکرد یک تاسیسات مشابه در نظر بگیرید (شکل 7.1). مخلوطی که قرار است جدا شود به طور مداوم از طریق یک ورودی که کمی بالاتر از وسط بدنه ستون قرار دارد وارد ستون تقطیر می شود. مخلوط مایع معرفی شده از طریق دستگاه های تماس (سینی) به قسمت پایینی ستون که مکعب نامیده می شود فرود می آید. بخار به سمت جریان مایع بالا می رود که در نتیجه جوشیدن مایع در پایین ستون ایجاد می شود. بخارهای حاصل عمدتاً حاوی NCCو مقداری VKK. هنگامی که بخار با مایع روی صفحات ستون تعامل می کند، VKK متراکم می شود و توسط جریان مایع به پایین ستون منتقل می شود. با توجه به این، در جفت افزایش، مقدار NCC. بنابراین، هنگامی که بخار بالا می رود، آنها غنی می شوند NCC، در حالی که مایعی که به پایین جریان می یابد غنی می شود WCC.

دستگاه های تماس ستون که در بالای ورودی مواد اولیه قرار دارند با تقطیر آبیاری می شوند که بخشی از آن پس از متراکم شدن بخارات در کندانسور-یخچال برگشت داده می شود. بلغم (آبیاری) به شما این امکان را می دهد که یک تقطیر با کیفیت بالاتر دریافت کنید، یعنی. با غلظت کمتر WCC.

قطر ستون بسته به عملکرد نصب و سرعت بخار در ستون تعیین می شود که در محدوده 0.6 - 1.0 انتخاب می شود. ام‌اس. ستون های تقطیر در اندازه های مختلف استفاده می شود: از ستون های کوچک با قطر 300 - 400 میلی متربه واحدهای با کارایی بالا با ظرفیت بالا، با ستون هایی با قطر 6، 8، 10، 12 متر و بیشتر.

ارتفاع ستون به تعداد صفحات و فاصله بین آنها بستگی دارد. هرچه فاصله بین صفحات کمتر باشد، ستون کمتر می شود. اما با کاهش فاصله بین سینی ها، حباب اسپری افزایش می یابد و خطر انتقال مایع از سینی های پایینی به سینی های بالایی وجود دارد که باعث کاهش قابل توجه راندمان می شود. نصب و راه اندازی. فاصله بین صفحات معمولا بسته به قطر ستون و با در نظر گرفتن امکان تعمیر و نظافت ستون گرفته می شود. فواصل توصیه شده بین صفحات ستون های تقطیر بسته به قطر آنها در زیر آورده شده است:

قطر ستون، میلی مترتا 800، 800 - 1600، 1600 - 2000

فاصله بین صفحات میلی متر 200 -350, 350 - 400, 400 - 500

قطر ستون، میلی متراز 2000 - 2400 و بیش از 2400

فاصله بین صفحات میلی متر 500 - 600، بالای 600.

طرح ها و انواع بشقاب

الزامات زیر بر روی سینی های ستون های تقطیر و جذب اعمال می شود: آنها باید تماس خوبی بین مایع و بخار داشته باشند، مقاومت هیدرولیکی پایینی داشته باشند و با نوسانات قابل توجه در میزان جریان بخار و مایع به طور پایدار عمل کنند. صفحات باید طراحی ساده، استفاده آسان و وزن کم داشته باشند.

صفحات بر اساس تعداد جریان، انواع و طراحی عناصر تماس، ماهیت تعامل فازها در منطقه تماس و سازماندهی سرریز مایع طبقه بندی می شوند.

با توجه به تعداد نخ ها، صفحات تک، دو و چند رزوه ای (شکل 7.2) و صفحات با آرایش آبشاری از وب ساخته می شوند.

با توجه به نوع عناصر تماس، صفحات به صفحات عناصر S شکل، شیر، غربال، مشبک، فلس دار یا نی و ... تقسیم می شوند.

شکل 7.2. طرح های بشقاب:

الف - تک رشته ای؛ ب- دو جریان; در - سه خط; g - چهار جریان؛ د- آبشاری

بسته به جهت حرکت فازهای بخار و مایع، صفحات با جریان متقاطع، جریان مستقیم و جریان مخالف در ناحیه تماس متمایز می شوند. با توجه به سازماندهی سرریز مایع، صفحات به سرریز و غیر سرریز (نوع شکست) تقسیم می شوند.

بسته به قطر دستگاه، صفحات با یک شبکه پیوسته و یک طرح جمع شونده ساخته می شوند. صفحات طرح جمع شونده از بوم های جداگانه مونتاژ می شوند که عرض آنها به آنها اجازه می دهد تا از طریق دریچه ها وارد ستون شوند. بوم ها روی تیرهای پشتیبانی قرار می گیرند. انواع تثبیت مقاطع ورق صفحه و ورق صفحه به بدنه دستگاه به ترتیب در شکل نشان داده شده است. 7.3 و شکل. 7.4.

شکل 7.3. گزینه های نصب برای بخش های وب صفحه:

1 - بوم؛ 2- واشر; 3- تخته; 4- منطقه گیره; 5- گوه; 6- براکت

شکل 7.4. گزینه هایی برای اتصال تیغه سنج به بدنه:

الف - جوشکاری؛ ب - روی یک واشر با یک نوار گیره در بالا؛ ج - روی یک واشر با گیره؛ g - در جعبه چاشنی با بسته بندی

برای سهولت در نصب و تعمیر صفحات، فاصله بین آنها حداقل 450 در نظر گرفته شده است میلی متر،و در مکان هایی که دریچه در بدنه ستون نصب می شود - حداقل 600 عدد میلی متر.

ظرف ها اس- عناصر فیگوراتیو(شکل 7.5) برای ایجاد بهترین تماس ممکن بین بخار و مایع طراحی شده اند و بنابراین باید سطح تماس توسعه یافته ای داشته باشند. در صفحات از این نوع، فرورفتگی ها و کلاهک ها در هنگام مونتاژ شکل می گیرند اس- عناصر فیگوراتیو با مقطع یکسان. مونتاژ به گونه ای انجام می شود که قسمت کلاهک عنصر قسمت شیاردار مجاور را بپوشاند و در حین کار صفحه قفلی برای قفل هیدرولیک تشکیل دهد. قسمت کلاهک المنت در انتها با شاخه هایی بسته شده است که از نشت بخار و مایع از طریق انتهای آن جلوگیری می کند.

مزایای اصلی این نوع صفحات عبارتند از:

استحکام بالای پروفیل، که امکان ساخت را فراهم می کند اس- عناصر فیگوراتیو از ورق فولادی با ضخامت کوچک - 2.5 - 3.0 میلی متر; مصرف فلز خاص کم؛ شدت کار کم در ساخت، نصب و تعمیر؛ امکان استفاده از صفحات بدون تکیه گاه میانی در دستگاه هایی با قطر تا 4 متر; حساسیت جزئی به ناهمواری بار و مجاز بودن اضافه بارهای قابل توجه رژیم.

معایب صفحات از این نوع عبارتند از:

بخش کوچک آزاد ستون (11-12٪ از کل بخش)؛ مقاومت قابل توجهی در برابر عبور بخارات، که استفاده از آنها را برای ستون هایی که تحت خلاء کار می کنند نامطلوب می کند. حساسیت به آلودگی و رسوبات در طول پردازش محصولات آلوده یا پلیمریزه.

پاپ های سوپاپجامد هستند یا از چندین بخش از دیسک ها که در آنها شکاف های کشیده یا سوراخ های گرد وجود دارد، مونتاژ شده اند. شکاف ها با دریچه های صفحه ای پوشیده شده اند و سوراخ ها گرد هستند (شکل 7.6). برخلاف پاپت‌هایی که در حالت استاتیک کار می‌کنند، یعنی با یک فاصله ثابت بین عناصر ساختاری، دریچه‌ها در حالت پویا عمل می‌کنند.

شکل 7.5. صفحه با عناصر S شکل

با افزایش جریان بخار، شیر بالا می رود و بخش بزرگ تری را برای عبور بخار باز می کند (شکل 7.7) که در نتیجه دیسک های شیر دارای دامنه وسیعی از تغییرات بار بخار هستند. به دلیل سادگی طراحی، وزن کم و عملکرد پایدار، دیسک های سوپاپ طراحی بسیار امیدوار کننده ای هستند. آنها کمتر مستعد رسوب هستند، اما رسوب گیری و کک شدن می تواند در عملکرد آنها اختلال ایجاد کند، زیرا در نتیجه کک کردن، دریچه ها "چسبیده" و به صورت پویا کار نمی کنند.

مطالب موضوعی: