با توجه به ساختار داخلی، ستون ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: سینی (شکل 10.2) و بسته بندی شده.
رایج ترین ستون های سینی رگ های استوانه ای عمودی هستند که در داخل آنها پارتیشن های عرضی - سینی های حباب دار وجود دارد. هر صفحه مرحله ای از تماس بین گازهای در حال افزایش (بخارها) و مایع جاری است. میزان استخراج اجزا از گاز، شفافیت جداسازی هیدروکربن ها و همچنین جداسازی اجزای جذب شده از مایع به تعداد مراحل تماس و میزان تماس خوب با طراحی دستگاه بستگی دارد. سینی ها
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 10.3) و صفحات با آرایش آبشاری از وب ساخته می شوند.
با توجه به نوع عناصر تماس، صفحات به صفحات کلاهکی از عناصر S شکل، شیر، الک، مشبک، فلس دار، نی و غیره تقسیم می شوند.
بسته به جهت حرکت فازهای بخار و مایع، صفحات با جریان متقاطع، جریان مستقیم و جریان مخالف در ناحیه تماس متمایز می شوند. طبق 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 نگهدارنده قرار می گیرند.
شکل 10.3. طرح های بشقاب:
الف - تک رشته ای؛ ب- دو جریان; در - سه خط; g - چهار جریان؛ د- آبشاری
انواع چسباندن بخش های ورق صفحه و ورق صفحه به بدنه دستگاه به ترتیب در شکل نشان داده شده است. 10.3. و 10.4
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
1 - بوم؛ 2- واشر; 3- تخته; 4- منطقه گیره; 5- گوه; 6- براکت
برنج. 10.2 ستون تقطیر اتمسفر.
شکل 10.4. 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.
در حال حاضر، ستون‌های سینی حبابدار بر ستون‌های عامل قدیمی غالب هستند. آنها در مقایسه با سایر انواع سنج پیچیده و فلز فشرده هستند. برخی از عملکرد آنها پایین تر از بیشتر است انواع مدرنسنج، اما آنها به خوبی تسلط دارند. طرح عملکرد صفحات درپوش در شکل نشان داده شده است. 10.5.
گاز از طریق لایه مایع حباب می زند و به حباب های کوچکی تبدیل می شود که لایه ای از فوم با سطح ویژه بزرگ بالای مایع روی صفحه را تشکیل می دهد. هر صفحه دارای تعداد زیادی سوراخ گرد یا مستطیل شکل است که لوله های با ارتفاع معین در آنها نورد یا جوش داده می شود. لوله‌ها با کلاهک‌هایی پوشیده شده‌اند که قسمتی گرد یا شش ضلعی دارند. بین برش بالای لوله و درپوش شکافی برای عبور بخارات یا گازهایی که از زیر صفحه می آیند وجود دارد. قسمت پایینی کلاهک ها در حین کار ستون در مایع است. لبه پایینی کلاهک دارای دندانه و شکاف است.
سطح مایع روی سینی توسط بافل های مخصوص حفظ می شود که قسمت پایینی آن تا سینی زیرین امتداد دارد. به همین دلیل یک آب بند هیدرولیک تشکیل می شود و گازها (بخارها) فقط از نازل های زیر درپوش ها عبور می کنند و از لایه مایع حباب می کنند و از لوله ها یا قطعات تخلیه عبور نمی کنند.
روی انجیر 10.6. دو سینی بالای ستون تقطیر نشان داده شده است.
موقعیت کلاهک ها را می توان تنظیم کرد، به عنوان مثال، یک شکاف مشخص بین درپوش ها و برش های بالای نازل ها ایجاد کرد.
برنج. 10.6. برنج. 10.7.
برنج. 10.6. طرح عملکرد صفحات درپوش: 1 - صفحه; 2 - کلاهک؛ 3 - پارتیشن تخلیه; 4 - نازل برای عبور بخارات; 5 - جیب تخلیه
برنج. 10.7. فرم کلیدو صفحه بالایی: 1 - لوله انشعاب برای خروج بخارات از ستون. 2 - پارتیشن خروجی; 3 - پارتیشن ورودی; 4 - لوله انشعاب برای ورودی آبیاری; 5 - کلاهک
هر صفحه باید کاملاً افقی باشد. موقعیت کلاهک ها باید به گونه ای تنظیم شود که گازها یا بخارات در مسیر خود با لایه ای از مایع به همان ارتفاع برخورد کنند. اگر در هر قسمت از صفحه ارتفاع لایه مایع کمتر باشد، تمام بخارات یا قسمت غالب آنها در این قسمت از صفحه عبور می کند. در اینجا، به دلیل افزایش سرعت بخار، کلاهک ها ضعیف عمل می کنند، مایع توسط بخارات کنار زده می شود، تماس بین فازها بدتر می شود و راندمان فرآیند کاهش می یابد.
جیب‌های تخلیه و بخش‌های سینی مجاور (شکل 10.6. را ببینید) در دو طرف مقابل قرار دارند، بنابراین مایع، قبل از ورود به سینی زیرین، از کل ناحیه سینی عبور می‌کند. ارتفاع لایه مایع روی صفحه با استفاده از یک صفحه سرریز تنظیم می شود که به لبه بافل خروجی پیچ می شود.
در حین کار ستون، ارتفاع سطح مایع در هنگام ورود به ستون بیشتر از ارتفاع جلوی آستانه سرریز است. به این اختلاف سطح، گرادیان هیدرولیکی می گویند. هرچه قطر ستون بزرگتر باشد، مسیر سیال طولانی تر و گرادیان هیدرولیکی بیشتر می شود.
برنج. 10.8. برنج. 10.9.
برنج. 10.8. توزیع مایع روی صفحات یک درن (الف)، دو درین (ب) و چهار درین (ج)
برنج. 10.9. طرح کار یک صفحه از S - عناصر فیگوراتیو
در ستون های با قطر زیاد، در بارهای مایع بالا، یک گرادیان هیدرولیکی قابل توجهی ایجاد می شود که در نتیجه بیشتر بخارات (گازها) می توانند از درپوش های واقع در آستانه تخلیه عبور کنند و باعث افزایش حباب مایع تا "سیل" شوند. در عین حال، سرریز از طریق محفظه های بخار در نازل های صفحه مقابل امکان پذیر است. برای کاهش گرادیان هیدرولیک در ستون های با قطر بزرگ، سینی ها دو یا چهار جریان ساخته می شوند.
با افزایش نرخ جریان سینی (شکل 10.3.)، سرعت جریان مایع و شیب کاهش می یابد، حداکثر سرعت بخار مجاز افزایش می یابد، اما سطح کار سینی کاهش می یابد. هنگام تحویل ستون، سینی های درپوش برای حباب زدن آزمایش می شوند. پس از بستن دریچه آن قسمت از ستون که زیر صفحه آزمایشی است آخرین صفحه پر از آب می شود. از پایین، هوا تحت فشار کم از یک فن یا کمپرسور به ستون وارد می شود. با مونتاژ صحیح صفحه، هوا باید به طور یکنواخت در کل سطح مقطع حباب کند. اگر هوا به طور یکنواخت جریان نداشته باشد، صفحه به درستی مونتاژ نشده است: یک شیب در یک جهت مجاز است یا کلاهک ها به طور ناهموار یا کج شده پایین می آیند. پس از رفع خطاهای مونتاژ، آزمایش های صفحه ادامه می یابد. این عملیات (تست و عیب یابی و نشتی) تا حباب یکنواخت هوا در کل سطح صفحه ادامه می یابد و علاوه بر شکاف های کلاهک ها، کلیه گذرهای هوا نیز حذف می شوند.
بشقاب ها اس- عناصر فیگوراتیو(شکل 10.10) برای ایجاد بهترین تماس ممکن بین بخار و مایع طراحی شده اند و بنابراین باید سطح تماس توسعه یافته ای داشته باشند.
برنج. 10.10. بشقاب از اس- عناصر فیگوراتیو
در صفحات از این نوع، فرورفتگی ها و کلاهک ها در هنگام مونتاژ تشکیل می شوند اس- عناصر فیگوراتیو با مقطع یکسان. مونتاژ به گونه ای انجام می شود که قسمت درپوش عنصر قسمت شیاردار مجاور را بپوشاند و در حین کار صفحه قفلی را 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 طی فرآوری محصولات آلوده یا پلیمریزاسیون.
پاپ های سوپاپجامد یا مونتاژ شده از چندین بخش از دیسک که در آنها شکاف های کشیده یا سوراخ های گرد. شکاف ها با دریچه های صفحه ای پوشیده شده اند و سوراخ ها گرد هستند (شکل 10.12.). برخلاف پاپت‌هایی که در حالت استاتیک کار می‌کنند، یعنی با فاصله ثابت بین عناصر ساختاری، دریچه‌ها در حالت پویا عمل می‌کنند.
با افزایش جریان بخار، شیر بالا می رود و بخش بزرگ تری را برای عبور بخار باز می کند (شکل 10.13) که در نتیجه دیسک های شیر دارای طیف 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 کردن می تواند در عملکرد آنها اختلال ایجاد کند، زیرا کک سازی باعث "چسبیدن" شیرها و توقف کار پویا می شود.
شکل 10.12. . طرح های شیر:
الف- نوع "Glitch"؛ ب- «Flexitrey
شکل 10.13. طرح عملکرد شیر صفحه جریان مستقیم طراحی استانداردبرای بارهای جفت:
یک کوچک؛ ب- متوسط در - بزرگ
با افزایش جریان بخار، سوپاپ بالا می‌آید و بخش بزرگتری را برای عبور بخار باز می‌کند که در نتیجه دیسک‌های سوپاپ دامنه وسیعی از تغییرات بار بخار را دارند.
سینی های شیر دارای مزایای دیگری نسبت به سینی های درپوش حبابی هستند، مانند:
توزیع یکنواخت بخار در سطح صفحه؛
وزن کم؛
سادگی طراحی.
همه اینها استفاده از سینی سوپاپ را امیدوارکننده می کند. شیرها با مهر زنی از ورق فلزی به ضخامت 2-3 ساخته می شوند میلی مترسینی های شیر دارای فرورفته هایی از همان نوع سینی های درپوش و الک هستند.
غربال کردنصفحه یک ورق مسطح سوراخ دار با دستگاه های تخلیه با سوراخ های گرد یا شکاف دار با قطر (عرض) 3 تا 4 است. میلی مترو بیشتر، تی = (3-5) د(شکل 10.14). مساحت کل سوراخ ها، بسته به ظرفیت بخار، از 8 تا 30 درصد از سطح مقطع ستون متغیر است. سرعت بخار در سوراخ صفحات غربال 10 - 12 است اماس.
برنج. 10.14. پارچه صفحه الک
صفحات الک با عناصر بافل. بوم صفحه از ورق های فلزی منبسط شده ساخته شده است (شکل 10.15). جهت برش با جهت حرکت سیال منطبق است. بالای صفحه سینی (شکل 7.10) در سراسر جریان مایع با یک پله 200 میلی مترو زاویه شیب 60 درجه نسبت به بوم، عناصر گلگیر از یک ورق فلزی منبسط شده با ارتفاع 150 نصب شده است. میلی متردر فاصله 40 میلی متراز بوم بشقاب سینی های غربال با عناصر بافل دارای بهره وری بخار بالا، مقاومت هیدرولیکی کم هستند. آنها همراه با سینی شیر در ستون های خلاء استفاده می شوند.
جهت مشت زدن عناصر گلگیر به گونه ای است که جریان گاز-مایع که روی آنها می افتد به سمت تار پرتاب می شود. عناصر گلگیر منطقه تماس فاز را سازماندهی می کنند، جداسازی مایع را ترویج می کنند و حباب آن را کاهش می دهند.
| |
| |
شکل 10.15. عنصر صفحه ساخته شده از ورق های فلزی منبسط شده.
1 - بوم بشقاب؛ 2- عنصر بافل
انواع صفحات الک هستند صفحات شکست شبکه،که در آن لوله های سرریز وجود ندارد و مایع به داخل سوراخ های رنده به سمت بخارات جریان می یابد.
هیچ پارتیشن سرریز در سینی های خرابی شبکه وجود ندارد (شکل 10.16.). مایعات و گازها (بخارها) به طور متضاد از همان روزنه ها عبور می کنند (شکاف های 3-4) میلی متر، بنابراین سطح کل منطقه یکسان است. ارتفاع توصیه شده لایه مایع روی صفحه 30 است میلی متر
برنج. 10.16 a. شکل 10.16b.
برنج. 10.16 a. طرح عملکرد یک ستون با صفحات مشبک و فرودنده
برنج. 10.16b. طرح عملکرد ستون با صفحات شبکه (شکست).
ظرفیت خروجی صفحات مشبک بیشتر از کلاهک های حباب دار است. در سرعت های پایین جریان گاز (بخار)، راندمان تماس بین فازها به شدت کاهش می یابد.
انواع صفحات مشبک - صفحات لوله ای یا لوله ای شبکه ای که از لوله هایی ساخته شده اند به طوری که بین آنها شکاف هایی وجود دارد که از طریق آنها گازها و مایعات به صورت مخالف حرکت می کنند. یک مبرد از لوله ها عبور می کند تا گرمای آزاد شده در طول جذب را از بین ببرد.
قسمت سنج دارای شکاف های مستطیلی به ابعاد 4x140 است میلی متر، در مراحل 8 تا 36 میلی متر. به طور معمول، مساحت شکاف ها 10 تا 30 درصد از مساحت کل صفحه است. در دو صفحه مجاور، شکاف ها در جهات متقابل عمود ساخته شده اند.
یکی از اشکالات سینی های شبکه ای از نوع شکست، حساسیت آنها به تغییرات در نرخ جریان فازهای بخار و مایع است. بنابراین در مواردی که فقط نوسانات نسبتاً کوچک در جریان امکان پذیر است از آنها استفاده می شود
| |
| |
صفحات جت(شکل 10.17.) دارای بوم با بریدگی هایی هستند که فلز آن به صورت گلبرگ یا زبانه خم شده است. در برخی موارد، پارتیشن های عرضی بر روی جت سینی نصب می شوند که جریان مایع را قطع می کند، تماس را بهبود می بخشد و تامین مایع لازم را در سینی ایجاد می کند. برای عبور مایع در پارتیشن ها شکافی با ارتفاع 10 - 15 میلی متر.
طرح سینی و نحوه اتصال آن به بدنه معمولا بسته به قطر ستون و طرح بدنه انتخاب می شود. صفحات با قطر کوچک (تا 1600 میلی متر) به صورت یک ورق با یا بدون طرف ساخته می شوند. صفحات با اندازه های بزرگ از چندین بخش قابل جدا شدن ساخته می شوند. صفحات اسپلیت معمولاً از بالای ستون نصب می شوند. برچیدن عناصر صفحات اسپلیت در هنگام تعمیرات از طریق دریچه های جانبی انجام می شود که ابعاد آنها باید به اندازه ای باشد که قسمت هایی از صفحات بتوانند از آنها عبور کنند. دریچه ها از طریق 4 تا 10 صفحه نصب می شوند.
شکل 10.17. جت پلاک بافل شده
سینی های ستون باید به صورت افقی نصب شوند، زیرا هنگام کج شدن، برخی از عناصر سینی به میزان لازم با مایع پر نمی شوند و از طریق این عناصر است که جریان بخار اصلی به سرعت جریان می یابد و این کار عملکرد دستگاه را به شدت بدتر می کند. ستون به همین دلیل، تاب برداشتن صفحات و انحراف آنها تحت عمل قدرت خودگرانش و گرانش سیال
صفحات جت جهت دارآنها از انرژی جنبشی بخار برای حرکت مایع در امتداد صفحه به روشی جهت دار استفاده می کنند و در نتیجه تماس بین مایع و بخار بهبود می یابد.
صفحات جت جهت دار از فلز منبسط شده یا از ورق با زبانه های خمیده ساخته شده اند که حرکت اریب را به جفت می دهند.
سینی های ستون باید به صورت افقی نصب شوند، زیرا هنگام کج شدن، برخی از عناصر سینی به میزان لازم با مایع پر نمی شوند و از طریق این عناصر است که جریان بخار اصلی به سرعت جریان می یابد و این کار عملکرد دستگاه را به شدت بدتر می کند. ستون به همین دلیل، تاب برداشتن صفحات و انحراف آنها در اثر گرانش خود و گرانش مایع مجاز نیست.
فاصله سینی برای ستون های با قطر کوچک (تا 0.8 متر) برابر با 300 گرفته می شود میلی مترو برای ستون هایی با قطر بزرگتر (450-600 میلی متر) فاصله بین صفحات باید فراهم کند:
سهولت نصب، بازنگری و تعمیر صفحات؛
رسوب بخش اصلی قطرات که توسط بخار از صفحه زیرین خارج می شود.
پشتیبانی از جریان طبیعی خلط از طریق لوله های تخلیه بدون سیل.
دستگاه های ستون مجهز به منهول برای بازرسی و نصب صفحات می باشد. تعداد دریچه های ستون باید به گونه ای باشد که هنگام جداسازی صفحات و قرار دادن قطعاتی که قرار است جدا شوند روی سکو که در نزدیکی هر دریچه نصب شده اند، امکان دسترسی به دریچه پایینی از آن وجود داشته باشد. معمولاً هر پنج صفحه یک منهول با قطر حداقل 450 ترتیب می دهند میلی متر.
اگر محیط ستون ها خورنده نباشد و گرفتگی سینی ها با محصولات خوردگی، رزین ها، کک و غیره حذف شود، یعنی نیازی به جداسازی مکرر سینی ها نباشد، دریچه ها بعد از ده سینی یا بیشتر قرار می گیرند.
هرچه تعداد دریچه ها کمتر باشد، هزینه ستون کمتر است، احتمال نشت محصول و نشت گاز کمتر می شود.
10.2. ستون های بسته بندی شده.
ستون های بسته بندی شده در پالایشگاه های نفت و گاز اغلب به عنوان جاذب و جاذب در فرآیندهای تصفیه و خشک کردن گاز استفاده می شوند.
Fig.10.18 ستون بسته بندی شده
1 - بدنه ستون؛ 2 - شبکه توزیع; 3 - نازل؛ 4 - آبپاش.
یک ستون بسته بندی شده دستگاهی با شبکه های پشتیبانی-توزیع سوراخ شده است که بسته بندی بر روی آن بارگذاری می شود. از بالا، ستون با مایع آبیاری می شود، از پایین یک جریان بخار (گاز) وارد می شود. تماس بین مایع جاری و بخارات (گازها) در حال افزایش به طور مداوم در ارتفاع لایه بسته بندی رخ می دهد.
ستون های بسته بندی شده در شرایط هیدرودینامیکی مختلف عمل می کنند. در نرخ جریان کم بخارات (گازها) و چگالی کم آبیاری مایع، ستون ها در حالت فیلم عمل می کنند. در این حالت، مایع به شکل یک لایه نازک از طریق عنصر بسته بندی جریان می یابد، بنابراین سطح تماس فاز عمدتاً سطح خیس شده بسته بندی است.
با افزایش سرعت حرکت گاز و مایع، نیروی اصطکاک بین آنها افزایش می یابد، پاشش، حباب، کف ایجاد می شود و در عین حال سطح تماس بین فازها افزایش می یابد، این حالت عملکرد را حالت تعلیق می نامند. .
با افزایش بیشتر سرعت حرکت بخار (گاز)، کاهش قابل توجهی در جریان مایع رخ می دهد. مایع در حجم آزاد نازل شروع به تجمع می کند. تجمع مایع تا زمانی اتفاق می افتد که نیروی اصطکاک بین مایع جاری و گازی که از ستون بالا می رود، گرانش مایع را در بسته بندی متعادل کند.
گاز شروع به حباب زدن در مایعات می کند. یک سیستم پراکنده گاز-مایع در ستون تشکیل می شود، ظاهرشبیه امولسیون گاز-مایع
این رژیم هیدرودینامیکی رژیم امولسیون سازی نامیده می شود. حتی با افزایش جزئی بعدی در سرعت گاز (بخارها)، مایع از ستون خارج می شود - رژیم سیل. این ستون در هنگام تغییر از حالت تعلیق به حالت امولسیون سازی مؤثرتر عمل می کند.
ستون های بسته بندی شده در نوع بسته بندی مورد استفاده و همچنین در روش پرکردن با بسته بندی متفاوت هستند.
الزامات زیر بر روی بسته بندی اعمال می شود: باید ارزان باشد، ساخت آن آسان باشد، دارای سطح ویژه بزرگ با 1 باشد. متر 3حجم اشغال شده، مقاومت هیدرولیکی کم را ارائه می دهد، به خوبی توسط مایع آبیاری خیس می شود، دارای چگالی ظاهری کم، مقاوم در برابر حمله شیمیایی مایع و گاز و استحکام مکانیکی بالا است.
به عنوان عناصر نازل های حجیم، حلقه های Raschig، حلقه های Pall و نازل های زین استفاده می شود (شکل 10 19.).
برنج. 10.19. عناصر بسته بندی: الف – حلقه های Raschig. ب - حلقه های رنگارنگ. ج - نازل زین
عناصر نازل از سرامیک، چینی، پلیمر یا ورق فلز ساخته شده اند.
در انتخاب سایز پکینگ باید در نظر داشت که هرچه اندازه عنصر آن بزرگتر باشد، سرعت گاز مجاز بیشتر باشد، بهره وری ستون بیشتر و مقاومت هیدرولیکی آن کمتر می شود، اما شدت آن بدتر می شود. جابجایی عظیم.
هنگام انجام فرآیند تحت فشار بالا، یک نازل خوب ترجیح داده می شود، زیرا در این مورد مقاومت هیدرولیکی قابل توجه نیست. یک نازل کوچک دارای یک سطح خاص بزرگ است.
از مزایای اصلی ستون های بسته بندی شده می توان به سادگی ساخت و مقاومت هیدرولیکی پایین اشاره کرد.
معایب - دشواری حذف گرما در فرآیند جذب و ترشوندگی ضعیف بسته بندی در تراکم آبیاری کم.
جذبفرآیند جذب یک گاز یا بخار توسط یک جاذب مایع (جاذب) نامیده می شود.
فرآیندی که در آن گاز یا بخار با یک مایع واکنش شیمیایی می دهد، جذب شیمیایی نامیده می شود.
جذب یک فرآیند انتخابی است. انتخابی بودن فرآیند جذب، استخراج ماده خاصی از مخلوط گاز را با استفاده از جاذب مناسب ممکن می سازد.
فرآیندهای جذب به طور گسترده در شاخه های مختلف صنایع شیمیایی و پالایش نفت برای جذب آمونیاک، اکسیدهای نیتروژن، انیدرید سولفوریک، گازهای هیدروکربن و همچنین برای پاکسازی گازهای خروجی از اگزوز به اتمسفر استفاده می شود.
جذب معمولاً با انتشار گرما همراه است. افزایش دما عملکرد فرآیند را مختل می کند، بنابراین کارخانه های جذب در بسیاری از موارد با عناصر تبرید ارائه می شوند.
فرآیند حذف گازهای جذب شده از مایع نامیده می شود دفعدفع در جریانی از گاز بی اثر با تبخیر محلول یا در خلاء انجام می شود.
دفع برای استخراج گازها و بخارات محلول در جاذب زمانی که محصولات هدف تولید هستند استفاده می شود.
جاذب ها
جاذب هادستگاهی را فراخوانی کنید (شکل 10.20) که در آن فرآیند جذب صورت می گیرد. با توجه به روش ایجاد سطح تماس بین مایع و بخار، جاذب ها به دستگاه های سطحی، بسته بندی شده، حباب دار (ظرفی شکل) و مکانیکی تقسیم می شوند.
اگر گاز به خوبی توسط مایع جذب شود، دیگر نیازی به ایجاد سطح تماس فاز بزرگ نیست. در این مورد، برای خوب است
برنج. 10.20. جاذب ها
الف - بشقاب: 1- بدنه; 2- حذف کننده قطرات; 3- بشقاب; 4-هچ; 5 - پوسته پشتیبانی;
V. - نازل: 1 - بدنه; 2- صفحه توزیع; 3- نازل; 4- شبکه پشتیبانی; 5- دریچه های بارگیری; 6- پشتیبانی 7- دریچه برای تخلیه نازل;
I- جاذب غیر اشباع; II - گاز خشک؛ III - گاز خام؛ IV- جاذب اشباع
جذب گاز، کافی است آن را از روی سطح مایع عبور دهید (مثلاً فرآیند جذب هیدروژن کلرید).
بیشترین استفاده برای جذب است ستون های بسته بندی شده، طراحی نسبتاً ساده ای دارد (شکل 10.20). اینها دستگاه های استوانه ای توخالی هستند که بدنه های بسته بندی در آنها بارگیری می شوند. اشکال مختلف، ایجاد یک سطح تماس توسعه یافته بین مایع و گاز. گاز از زیر به زیر لایه بسته بندی آورده می شود و مایع به بسته بندی عرضه می شود، در حالی که جریان مخالفی بین مایع و گاز ایجاد می کند.
که در اخیرابسته بندی های موازی صفحه (شکل 5.3) و لانه زنبوری، متشکل از صفحات عمودی نصب شده یا عناصر لانه زنبوری هستند که تماس خوبی بین مایع و گاز ایجاد می کنند و در عین حال مقاومت هیدرولیکی پایینی دارند.
نازل روی رنده نگهدارنده (رنده) قرار می گیرد. رنده از چند بخش ساخته شده است (شکل 10.21) که روی تیرهای نگهدارنده گذاشته شده است. اندازه شفاف بین میله های رنده نباید بیشتر از 0.6 - 0.7 کوچکترین اندازه عنصر نازل باشد.
توری های فلزی منبسط شده نیز سازه های پشتیبانی خوبی برای ستون های با قطر کوچک هستند.
جاذب های بسته بندی شده با آبیاری فراوان و یکنواخت به خوبی کار می کنند، بنابراین دستگاه های آبیاری یکی از اجزای مهم ستون هستند.
الزامات اساسی زیر بر روی اسپرینکلرها اعمال می شود: آنها نباید جذب مایع را با گاز افزایش دهند. ارتفاع دستگاه آبیاری و فاصله آبپاش تا نازل باید حداقل باشد. آنها باید با نوسانات جریان سیال به طور پایدار کار کنند.
طراحی ساده و استفاده آسان باشد.
هنگام کار با مایعات آلوده نباید مسدود شود. اسپرینکلرها به دو دسته جاذبه و اسپری تقسیم می شوند. از آبپاش های گرانشی، مایع در جریان های جداگانه از سوراخ ها یا شکاف ها خارج می شود. اسپرینکلرهای گرانشی شامل یک صفحه توزیع است که صفحه ای با نازل است که مایع از طریق آن در جریان های جداگانه به سمت نازل جریان می یابد.
سطح صفحه با پیچ های تنظیم تنظیم می شود. قطر صفحه 0.6 - 0.7 قطر دستگاه است. مایع آبیاری از طریق نازل به مرکز صفحه می رسد. صفحات توزیع از نظر طراحی ساده و در عملکرد قابل اعتماد هستند، با این حال، با قطر زیاد ستون، حجیم می شوند و بنابراین برای دستگاه هایی با قطر بیش از 3 متر استفاده نمی شوند.
در دستگاه های با قطر زیاد، از ناودان های آبیاری استفاده می شود (شکل 10.23) که از تعدادی ناودان موازی تشکیل شده است. 1 و لوله توزیع اصلی 2, در زیر آنها قرار دارد. ناودان ها حجیم هستند و نیاز به تسطیح دقیق دارند که با پیچ های تنظیمی انجام می شود.
به آبپاش هابرای نازل مماسی اعمال می شود (شکل 10.24). مایعی که باید اسپری شود به صورت مماس وارد محفظه دایره ای داخلی نازل می شود، در آنجا می چرخد و با سرعت بالا از دهانه مرکزی خارج می شود. جت چرخان در خروجی از نازل به قطرات تجزیه می شود. نازل مماسی آبیاری فشرده و نسبتاً یکنواخت را در شعاع 2 تا 2.5 متر فراهم می کند. چندین نازل در دستگاه های با قطر زیاد نصب می شود.
استفاده محدود برای اهداف جذب یافت می شود ستون های ظرفعمدتاً در مواردی که مقدار مایع آبیاری بسیار کم است استفاده می شود. دستگاه ها از کلاهک استاندارد، غربال، شیر، جت و صفحات شکست استفاده می کنند. یک لایه مایع روی صفحه قرار دارد که از طریق آن یک گاز صعودی حباب می زند و در مایع در حباب ها و جریان ها توزیع می شود. گاز به طور متوالی از لایه های مایع روی صفحات واقع در ستون در فاصله معینی عبور می کند. مایع به طور مداوم از سینی های بالایی به پایینی جریان می یابد. در فضای بین صفحه ای، گاز از قطرات و پاشش های حباب شده جدا می شود. تماس بین گاز در حال افزایش و مایع در حال سقوط پیوسته است.
در جاذب های مکانیکیسطح تماس سطحی با پاشش مایع در یک محیط گازی با استفاده از انواع مختلف دستگاه های دوار تشکیل می شود.
شکل 10.23. شکایت آبیاری
شکل 10.24. نازل مماسی
جاذب های مکانیکی از نظر کارایی نسبت به انواع دیگر جاذب ها برتری دارند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که اولاً هنگامی که یک مایع به قطرات کوچک پاشیده می شود، سطح تماس فاز منبسط شده بزرگی تشکیل می شود و ثانیاً جذب گازها توسط قطرات مایع پرنده چندین برابر بیشتر از در شرایط یکسان است. فیلم سقوط به همین دلیل، جاذب های مکانیکی بسیار فشرده هستند (شکل 10.25). یک عیب رایج جاذب های مکانیکی پیچیدگی طراحی و اسپری قابل توجه آن است.
شکل 10.25. جاذب مکانیکی
جاذب ها
جاذب ها دستگاه هایی هستند (شکل 10.26) که در آنها مخلوط های گاز، بخار یا مایع با جذب انتخابی یک یا چند جزء از مخلوط اولیه توسط سطح متخلخل جدا می شوند. بدن جامد- جاذب
اغلب، جاذب ها برای جداسازی مخلوط های گاز یا بخار، تصفیه و خشک کردن گاز، و گرفتن مواد آلی ارزشمند از مخلوط های بخار و گاز استفاده می شوند.
فرآیند جذب انتخابی و برگشت پذیر است. این بدان معناست که هر جاذب قادر است فقط مواد خاصی را جذب کند و سایر مواد موجود در مخلوط گاز را جذب نکند.
برنج. 10.26. طرح بارگذاری جاذب:
1 - منحرف کننده پایین؛ 2 - مولایت؛ 3، ب - شبکه ها؛ 4 - ژل سیلیکا متخلخل ریز؛ 5- ژل سیلیکا با منافذ درشت؛ 7 - منحرف کننده بالا
ماده جذب شده را می توان با دفع، فرآیند معکوس جذب، از جاذب آزاد کرد.
به عنوان جاذب از جامدات به صورت دانه هایی با اندازه 2 تا 8 استفاده می شود میلی متریا گرد و غبار با اندازه ذرات 50 - 200 میکرون،با تخلخل بالا (به عنوان مثال، 1 گرم کربن فعال دارای سطح منافذ 200 تا 1000 است. متر 2، سطح منافذ 1 جی. سیلیکاژل تا 500 متر مربع).
جاذب ها به انواع زیر تقسیم نمی شوند:
1) با جاذب دانه ای بی حرکت؛ 2) با جاذب دانه ای متحرک؛ 3) با یک لایه سیال ("جوش") از جاذب پودر شده.
جاذب هایی با بستر ثابت جاذب دانه ای، دستگاه های توخالی عمودی یا افقی هستند (شکل 10.27) که جاذب در آنها قرار می گیرد. مخلوط بخار و هوا یا گازی که قرار است جدا شود به محفظه وارد می شود 1 جاذب از طریق اتصالات ویژه در داخل جاذب، مخلوط از لایه ای از جاذب دانه ای که روی یک رنده گذاشته شده است عبور می کند. 2 . دانه های جاذب جزء خاصی را از مخلوط جذب می کنند. پس از آن، مخلوط گاز از طریق لوله اگزوز از جاذب خارج می شود.
جاذب می تواند جزء استخراج شده را تا حد اشباع خاصی جذب کند و پس از آن فرآیند دفع انجام می شود. برای این منظور، تغذیه مخلوط بخار و هوا به جاذب متوقف می شود و سپس بخار آب فوق گرم (یا عامل جابجایی دیگر) به دستگاه می رسد که در جهت مخالف حرکت مخلوط بخار و هوا حرکت می کند. . مخلوط بخار (مخلوطی از بخار آب و جزء استخراج شده) از جاذب خارج شده و در یک ستون تقطیر یا مخزن ته نشینی به محل جداسازی داده می شود.
پس از دفع که تقریباً همزمان با فرآیند جذب طول می کشد، هوای گرم از بستر جاذب عبور داده می شود که جاذب را خشک می کند. هوا از طریق اتصال بخار وارد دستگاه می شود و از طریق اتصال مخلوط بخار خارج می شود.
شکل 10.27. جاذب هایی با بستر ثابت جاذب دانه ای:
الف - عمودی؛ ب- افقی; 1- مورد; 2- مشبک; 3.5 اتصالات
سپس جاذب خشک شده با هوای سرد تا دمای مورد نیاز خنک می شود.
یک جاذب مدرن مجهز به سیستمی از دستگاه هایی است که به طور خودکار جریان را از جذب به دفع و سپس به خشک شدن و خنک شدن در زمان مناسب تغییر می دهد. برای اینکه نصب به طور مداوم مخلوط گاز را جدا کند، مجهز به دو یا چند جاذب است که به نوبه خود برای جذب و سایر عملیات روشن می شوند.
جاذب های دارای بستر سیال از جاذب پودر شده به دو مرحله ای و چند مرحله ای تقسیم می شوند.
| |
یک جاذب تک مرحله ای از این نوع (شکل 10.29) دارای یک ظرف استوانه ای توخالی است. 1, در قسمت پایین آن یک گریل توزیع گاز ثابت شده است 3. گاز سیال که همان مخلوط اولیه است، در زیر رنده تغذیه می شود. پس از عبور از سوراخ های رنده، گاز وارد بستر سیال جاذب پودر شده می شود 3, جایی که فرآیند جذب صورت می گیرد. گاز خروجی از بستر در یک سیکلون از گرد و غبار پاک می شود و از دستگاه خارج می شود. جاذب به طور مداوم از بالا وارد بستر سیال شده و از طریق لوله خارج می شود. جاذب در دستگاه دیگری شبیه به دستگاه اول بازسازی می شود.
شکل 10.29. جاذب تک مرحله ای
1- بدنه استوانه ای; 2 - شبکه توزیع گاز; 3 - لایه سیال از جاذب پودر شده دانه ای.
بشقاب چند درپوشبا کلاه های گرد - رایج ترین (شکل 7.68). دارای یک ورق فلزی با سوراخ هایی برای نازل های بخار که به ورق متصل می شوند.
کلاهک ها در بالای لوله های شاخه نصب می شوند که اغلب با قطر 60 و 80 میلی متر هستند. کلاهک ها به ارتفاع 15، 20 یا 30 میلی متر برای ایجاد شکاف تعبیه شده اند سطح مورد نیازمایعات از لوله های سرریز استفاده می کنند که در امتداد قطر قرار دارند یا از پارتیشن های سرریز تقسیم شده استفاده می کنند. شکاف های کلاهک ها باید در مایع غوطه ور شوند، زیرا لوله های سرریز و پارتیشن ها از بالای صفحه تا ارتفاع مشخصی بیرون زده اند. بخار از طریق نازل بخار وارد می شود، از شکاف ها عبور می کند و از لایه مایع حباب می زند. هنگامی که بخار و مایع برهم کنش می کنند، یک فوم ریز متخلخل تشکیل می شود و اجزاء بین فازها مبادله می شوند. جریان متقابل مایع و بخار روی صفحه وجود دارد. این سینی ها از گروه دستگاه های تماس حباب دار هستند. مایع از طریق دستگاه های سرریز (شیشه) از صفحه ای به صفحه دیگر به پایین جریان می یابد. بخار از پایین به بالا جریان دارد.
دستگاه های تماس درپوش دارای طیف گسترده ای از عملکرد پایدار، راندمان نسبتاً بالا (0.5-0.7) هستند، اما مقاومت هیدرولیکی بالایی دارند و می توان از آنها برای پردازش مایعات تمیز استفاده کرد. نقطه ضعف آن نیز مصرف قابل توجه فلز و پیچیدگی ساخت است.
بشقاب تک سرپوشمشابه چند کلاهک کار می کند. سینی های تک سرپوش در ستون های با قطر کم به خوبی کار می کنند. با افزایش قطر، کارایی آنها کاهش می یابد.
صفحات چند کلاهکی در ستون های واحدهای تقطیر استفاده می شود: تصفیه، الکل، بدنه، تصفیه نهایی. همچنین در قسمت غلظت کارخانه های تقطیر برای تولید الکل خام استفاده می شود. در تاسیسات مدرن، ستون های تخلیه دارای 39-40 صفحه چند کلاهکی و الکل 71 - 74 هستند.
ستون های آبجو کارخانه تقطیر آبجو و قسمت تخلیه کننده ستون تقطیر آبجو مجهز به سینی های تک سرپوش هستند. می توان از آنها برای تقطیر پوره و سایر مایعاتی که حاوی جامدات معلق هستند استفاده کرد.
صفحه مشبکیکی از ساده ترین دستگاه های تماس دیسک است (شکل 7.69.). این یک دیسک فلزی سوراخ دار با سوراخ هایی به قطر 2-12 میلی متر است که روی صفحه صفحه در امتداد بالای مثلث های متساوی الاضلاع قرار می گیرد. صفحه به صورت افقی در ستون ثابت می شود. برای حفظ سطح مایع معین در ستون هایی با قطر کم، از لوله های سرریز استفاده می شود که انتهای پایینی آنها در شیشه های جامد غوطه ور می شود. در ستون هایی با قطر بیشتر، از پارتیشن های سرریز تقسیم شده استفاده می شود. بخاری که در ستون بالا می آید از سوراخ های صفحه عبور می کند و به صورت حباب و جریان در لایه مایع پخش می شود. در این حالت انتقال جرم بین فازها اتفاق می افتد. صفحات مشبک دارای بخش آزاد بزرگتری (سطح سوراخ ها) نسبت به صفحات درپوش هستند، بنابراین بهره وری بخار آنها 30-40٪ بیشتر از صفحات درپوش است. سطح مایع روی سینی با فشار معینی در ستون حفظ می شود. با کاهش فشار، مایع می تواند از طریق سوراخ ها در امتداد کل صفحه یا بخش های جداگانه آن جریان یابد، که انتقال جرم را مختل می کند. این همچنین می تواند اتفاق بیفتد اگر سنج ها به درستی تنظیم نشده باشند (کج).
سینی های توری کارآمد، آسان برای تولید، مصرف فلز کم هستند، اما نیاز به نصب افقی دقیق دارند.
صفحات مشبک در ستون های آبجو با قطرهای بزرگ (> 1400 میلی متر) استفاده می شود.
صفحات تماس ناموفقدر این سینی ها بخار و مایع از سوراخ های یکسانی عبور می کنند، بنابراین سطح مقطع آزادتری نسبت به سینی های توری دارند (20-12 درصد). این طرح ها نیازی به دستگاه های سرریز ندارند و دارای فضای کاری بزرگ هستند.
سینی های غوطه وری مشبکاز ورق های فولادی یا مسی به ضخامت 3-5 میلی متر ساخته شده اند. شکاف ها با عرض 2-6 میلی متر و طول 60-200 میلی متر مهر یا آسیاب می شوند. در صفحات همسایه، شکاف ها متقابل عمود هستند. چنین صفحاتی از نظر طراحی ساده هستند توان عملیاتیمایع تر از مش هستند، اما محدوده باریکی از عملکرد پایدار دارند. صفحات خراب شبکه برای استفاده در ستون های آبجو توصیه می شود.
صفحه مقیاس(شکل 7.70) از یک ورق فلزی ساخته شده است که در آن فلس های قوسی شکل به صورت شطرنجی مهر و موم شده است. زاویه شیب 15-20 درجه است. تغییر بخش آزاد صفحه (توصیه شده 8-15٪) با تغییر تعداد تکه ها حاصل می شود. صفحه دارای بخش های دریافت و تخلیه فرورفته است. یک لوله سرریز به بخش تخلیه وصل شده است. جریان بخار که در ستون حرکت می کند، هنگام عبور از ترازو که شکاف های آن در جهت حرکت مایع هدایت می شود، جهت حرکت را تغییر می دهد. جریان بخار هدایت شده سرعت مایع را افزایش می دهد که به سمت بالا به سمت تخلیه حرکت می کند. در حالت جت کار، بخار به شدت جریان مایع را آشفته می کند، بخش قابل توجهی از مخلوط بخار و مایع از بالای سینی بالا می رود و در فضای بین سینی حرکت می کند. صفحات مقیاس شکل با سرعت بخار بالا و پاشش کم کار می کنند، دارای راندمان بالایی هستند (بازده 0.5-0.7).
این نوع صفحات برای استفاده در ستون های پوره با قطر بیش از 1.4 متر هنگام تقطیر پوره از دانه های خرد شده و مواد خام سیب زمینی توصیه می شود. ستون آبجو با صفحات فلس دار با طیف گسترده ای از عملکرد پایدار، 20-40٪ بهره وری بالاتر در مقایسه با ستون های آبجو معمولی مشخص می شود و کیفیت الکل را بهبود می بخشد.
پاپ های سوپاپ. صفحه تخت فلزی صفحه دارای سوراخ های گرد یا مربعی است که با دریچه بسته می شوند. بر این اساس، دریچه های دیسکی و مستطیلی ساخته می شوند (شکل 7.71). هنگامی که بخار در ستون به سمت بالا حرکت می کند، دریچه ها کمی بالا می روند، بخار از شکافی که تشکیل شده است عبور می کند و با مایعی که روی صفحه است تماس می گیرد. با افزایش مقدار بخار، دریچه بالاتر می رود. مساحت جریان افزایش می یابد و سرعت بخار تغییر نمی کند. بالابر سوپاپ 6-8 میلی متر است و توسط براکت محدود کننده محدود می شود. دیسک های شیر همچنین مجهز به دستگاه های سرریز هستند و می توانند در حالت های برهمکنش فاز جریان متقاطع و جریان مستقیم کار کنند. در مورد دوم، دریچه ها دارای توقف هایی با طول های مختلف هستند.
در مرحله حاضرصفحات سوپاپ ستون های آبجو و آبجو را تجهیز می کنند. دستگاه های تماس گرداب در کارخانه های تقطیر برای فرآوری مواد اولیه ثانویه شراب سازی و تقطیر مخلوط روغن استفاده می شود.
دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.
میزبانی شده در http://www.allbest.ru/
معرفی
1. مبانی فیزیکی و شیمیایی فرآیند
2. خواص فیزیکی مواد درگیر در فرآیند
3. محاسبه فن آوری
4. تعادل مواد
4.1 کنوانسیون ها
4.2 بخش تسویه حساب
5. تعادل حرارتی
5.1 کنوانسیون ها
5.2 بخش تسویه
6. محاسبه سازه
6.1 نمادها
6.2 بخش تسویه حساب
7. انتخاب عناصر سازه ای استاندارد. محاسبه نازل
نتیجه
فهرست ادبیات استفاده شده
معرفی
تقطیر و یکسوسازی از جمله فرآیندهای پیشرو در فناوری شیمیایی هستند و اساس بسیاری از آنها را تشکیل می دهند فرآیندهای تکنولوژیکیفرآوری نفت و گاز در عین حال، باید توجه داشت که از تمام فرآیندهای یکسوسازی مورد استفاده در فناوری شیمیایی، بیش از 80 درصد فرآوری نفت و گاز است.
تقطیر و یکسوسازی بر اساس نقاط جوش مختلف بخشهایی است که مایع را تشکیل می دهند. دو نوع تقطیر اساساً متفاوت وجود دارد: تقطیر ساده (تک) و یکسوسازی.
تقطیر ساده یک فرآیند منفرد تبخیر جزئی یک کسر کم جوش و به دنبال آن متراکم شدن بخارات حاصله است و یکسوسازی فرآیند تبخیر چندگانه (یا پیوسته) و متراکم شدن بخارات مخلوط اولیه است. در نتیجه اصلاح، محصولات نهایی خالص بیشتری به دست می آیند. مایعی که در نتیجه این کار به دست می آید، تقطیر یا یکسوسازی نامیده می شود. فرآیندهای تقطیر و یکسوسازی به طور گسترده در صنایع شیمیایی و الکلی، در تولید استفاده می شود داروها، در صنعت پالایش نفت و غیره.
نمودار شماتیک ستون تقطیر به شرح زیر است:
شکل 1 - ستون تقطیر.
ستون تقطیر؟ دستگاه ستون مخالف جریان، که در آن فرآیند انتقال گرما و جرم بین مایعی که به پایین جریان می‌یابد (بلغم) و بخاری که به سمت بالا بالا می‌رود، در تمام ارتفاع آن انجام می‌شود. فرآیند انتقال گرما و جرم شامل "تبادل" مداوم گرما و اجزای جداگانه بین فاز مایع و بخار است. فاز مایع در جزء جوش بالاتر و فاز بخار در جزء جوش پایین‌تر غنی می‌شود.
نمودار یک واحد تقطیر کار مداوم را در شکل 1 در نظر بگیرید. در داخل ستون تقطیر 1 دستگاه های تماسی به شکل صفحات یا بسته بندی وجود دارد. از پایین به بالا، ستون بخاری را که از مکعب اواپراتور خارجی 2 می آید حرکت می کند (مکعب اواپراتور می تواند مستقیماً زیر ستون قرار گیرد). در هر صفحه، یک تراکم جزئی از بخار جزء غیرفرار و به دلیل چگالش، یک تبخیر جزئی از جزء بسیار فرار رخ می دهد. بنابراین، بخار خروجی از مکعب اواپراتور، که جزء تقریباً خالص کم فرار است، با حرکت به سمت بالا، در جزء با فرار زیاد غنی شده و به شکل بخار تقریباً خالص جزء با فرار بالا از ستون خارج می‌شود. بخار در یک خلل گیر 3 که توسط آب خنک می شود متراکم می شود. میعانات حاصل به مقطر (محصول بالا) و بلغم جدا می شود که به صفحه بالایی ستون فرستاده می شود. بلغم که در ستون جریان دارد و با بخار در تعامل است، با یک جزء غیر فرار غنی می شود.
مخلوط اولیه تا نقطه جوش در مبدل حرارتی 4 گرم می شود و به ستون روی صفحه که در آن مخلوط همان ترکیب می جوشد، وارد می شود. روی صفحه بالایی قسمت اگزوز پایینی ستون. قسمت بالایی ستون با توجه به جزء فرار، قسمت تقویت کننده نامیده می شود.
محصول پایین یا باقیمانده VAT را از اواپراتور مکعبی بردارید.
این فرآیند دارد پراهمیتدر مهندسی شیمی کافی است به جداسازی هیدروکربن های نفتی طبیعی و هیدروکربن های مصنوعی به منظور به دست آوردن سوخت موتور، به جداسازی گازهای منفرد از مخلوط آنها با مایع سازی اولیه و تصحیح متعاقب مخلوط رگه اشاره کنیم.
جریان بخار با تامین گرما به پایین ستون و تبخیر مخلوط مایع در آنجا ایجاد می شود. جریان مایع (آبیاری، رفلاکس) به دلیل حذف گرما از قسمت بالایی ستون و متراکم شدن بخار ورودی به آنجا سازماندهی می شود. تعامل جریان ها در دستگاه های تماس ویژه ای که در امتداد ارتفاع ستون قرار گرفته اند انجام می شود.
ماهیت فرآیند تقطیر در چرخه مکرر تبخیر مایع و تراکم بخارات آن (دستیابی به حالت های تعادل) است که در طول ارتفاع ستون تکرار می شود.
دو نوع ستون عمدتاً برای فرآیند اصلاح استفاده می شود:
دیسکی شکل که در آن دستگاه های تماس به شکل صفحاتی که در فاصله معینی از یکدیگر قرار دارند ساخته می شوند.
بسته بندی شده، که در آن دستگاه های تماس تقریباً کل حجم ستون را پر می کنند.
برای جداسازی مخلوط‌های دوتایی ساده، از یک ستون ساده با تعداد کم سینی دستگاه (معمولاً بیش از ده) استفاده می‌شود؛ برای جداسازی مخلوط‌های چند جزئی و پیوسته (روغن، کسرهای گسترده بنزین)، به سیستمی از ستون‌ها نیاز است که هر کدام از آنها. مخلوط ورودی آن را به اجزای مربوطه (کسری) جدا می کند. تعداد صفحات در هر یک از این ستون ها می تواند به چند ده برسد.
پارامترهای عملیاتی اصلی فرآیند تقطیر عبارتند از فشار و دما در سیستم، نسبت جریان مایع و بخار (نسبت رفلاکس)، تعداد مراحل تماس.
سینی ها معمولا به عنوان عناصر تماس در ستون های تقطیر بزرگ استفاده می شوند. هر صفحه ای که در ستون قرار دارد، صفحه فیزیکی نامیده می شود. هدف از چنین صفحه ای، مانند هر وسیله تماس دیگری، اطمینان از نزدیک ترین تماس بین فازهای مایع و بخار به منظور دستیابی به حداکثر حالت تعادل بین آنها است.
صفحات به شرح زیر عمل می کنند. بخار به شکل حباب هایی با سطح توسعه یافته از لایه رفلاکس واقع در صفحه عبور می کند. در نتیجه چنین "حباب زدن"، انتقال گرما و جرم بین فاز مایع و بخار تشدید می شود.
طرح های بشقاب ها متنوع است، برخی از آنها استاندارد شده اند. انتخاب نوع صفحه بر اساس نوع مخلوط، بهره وری ستون، الزامات درجه یکسوسازی، کیفیت اجزای جدا شده (کسری) و غیره تعیین می شود. ستون های سینی معمولاً استفاده می شود. در تولید در مقیاس بزرگ
برای برهمکنش موفقیت آمیز بلغم جاری شده در ستون و حرکت بخار به سمت بالا، می توان از هر عنصر تماس دیگری استفاده کرد که سطح و کارایی این برهمکنش را افزایش دهد.
برای ستون های تقطیر با قطر بسیار کوچک (10-70 میلی متر)، یک بسته بندی عنصر تماس موثرتری در مقایسه با صفحه است. بسته بندی کل حجم داخلی قسمت تقطیر ستون را پر می کند. انواع مختلفی از نازل ها وجود دارد، به عنوان مثال، نازل های معمولی - Spraypack، Sulzer، Stedman. هرج و مرج (فله) - حلقه های سرامیکی لسینگ، پال، برل، رایج ترین - نازل مارپیچی منشوری سیمی.
ستون‌های بسته‌بندی شده روز به روز رایج‌تر می‌شوند سال های گذشته. نازل های به کار رفته در آنها نیز از نظر طراحی و متریال به کار رفته بسیار متنوع هستند. دستگاه های تماس بسته بندی دارای راندمان بالا، ویژگی های جرمی خوب هستند، با این حال، به عنوان یک قاعده، با افزایش قطر ستون، کارایی آنها به شدت کاهش می یابد، و برخی از انواع بسته بندی، به عنوان مثال، منشوری مارپیچی، کارایی خود را قبلاً در قطر ستون 100 میلی متر از دست می دهند. علاوه بر این، آنها معمولا گرانتر از نوع صفحه ای هستند.
بنابراین، ستون‌های بسته‌بندی شده معمولاً در تولیدات در مقیاس کوچک استفاده می‌شوند (به استثنای بسته‌بندی Sulzer، Spraypack، مکعب‌های توری تا شده، که قابل رقابت با صفحات و با قطر ستون‌های بزرگ هستند).
در دستگاه های تماس بسته بندی شده، بر خلاف دستگاه های تماس صفحه، فرآیند انتقال گرما و جرم نه به دلیل سازماندهی اختلاط فشرده فازهای برهم کنش، بلکه به دلیل افزایش سطح رابط انجام می شود. برای این کار از مواد متخلخل، مشبک و مشابه با سطح خاص بزرگ استفاده می شود.
1. فیاساس زیکوشیمیایی فرآیند
در فرآیندهای در نظر گرفته شده جداسازی مخلوط‌های مایع دوتایی، غنی‌سازی با تقطیر جریان صعودی مخلوط بخار حاصل می‌شود و انباشته شدن یک جزء با جوش بالا (تخلیه یک جزء کم جوش) در مایع پایین به دست می‌آید. تقطیر ساده اگر هر دو عملیات از طریق تقطیر انجام شود، فرآیند جداسازی می تواند به طور مداوم انجام شود و برای این منظور از دو ستون متوالی متصل شده استفاده می شود: تقویت کننده و کامل. در ستون اول، بخارات تشکیل شده در طی تبخیر جزئی مایع مخلوط با یک جزء کم جوش (تصحیح بخار) غنی می شود و در ستون دوم، این جزء از دستگاه استخراج می شود (خلاصه، تخلیه می شود). فاز مایع به سمت پایین جریان می یابد (تصحیح مایع). هر دو ستون اغلب روی هم قرار می گیرند و بدنه مشترکی دارند، اما می توانند جداگانه نصب شوند.
در یک کارخانه تقطیر پیوسته، مخلوط مایع اولیه ترکیب X1 به صفحه پایینی ستون تقویتی، که صفحه بالایی ستون کامل نیز می باشد، وارد می شود. به این بشقاب، بشقاب غذا می گویند. ستون تقویتی مجهز به کندانسور است و با جریان برگشتی آبیاری می شود که تضمین می کند که تقطیر ترکیب ثابت مورد نیاز به دست آید.
از صفحه تغذیه، جایی که بلغم ها با مخلوط اولیه ترکیب می شوند، جریان مایع به ستون کامل به سمت جریان بخار تشکیل شده در مکعب تقطیر جریان می یابد. به دلیل تماس با بخار غنی شده با یک جزء با جوش بالا، مایع در یک جزء کم جوش تخلیه می شود و به داخل دستگاه تقطیر جریان می یابد، جایی که بخشی از آن تبخیر می شود و بقیه به طور مداوم به عنوان پسماند تقطیر تخلیه می شود. هنگامی که مخلوط اولیه را با نقطه جوش و بدون اتلاف حرارت وارد کنید محیطجریان بخار در طول ارتفاع هر دو ستون تقریباً ثابت می ماند (D=const). جریان مایع در هر دو ستون متفاوت است: در ستون تقویتی برابر است با مقدار رفلاکس ورودی (W=const) و در ستون کامل از W و مقدار مخلوط اولیه ورودی W1 تشکیل شده است، بنابراین W. =W+W1.
تا اینجا فرض کردیم که مخلوطی که قرار است جدا شود در دمای جوش وارد سینی خوراک ستون تقطیر شود. اما در عمل، انحرافاتی از این رژیم وجود دارد. مخلوطی که قرار است جدا شود ممکن است دمای اولیه کمتر از نقطه جوش داشته باشد یا در حالت بخار-مایع و حتی بخار باشد. ،
2. خواص فیزیکی مواد درگیر در فرآیند
داده های اولیه برای محاسبه
محاسبه یک واحد تقطیر پیوسته برای جداسازی F (کیلوگرم بر ثانیه) از مخلوط دوتایی حاوی جزء فرار XF (% مول)، محتوای جزء کم جوش در تقطیر XP (% مول)، در باقیمانده تقطیر XW ( % مول). مدت زمان عملیات f ساعت است، فشار در دستگاه اتمسفر است، تنظیم دمای آب خنک کننده در دفلگماتور و بخار گرمایش منطقی است.
بیایید داده های مرجع لازم را برای مواد درگیر در فرآیند بنویسیم:
جدول 1 - تکلیف پروژه درسی.
جدول 2 - خواص فیزیکی مواد درگیر در فرآیند.
3. محاسبه فن آوری
جدول 3 - ترکیبات تعادلی مایع (x) و بخار (y) بر حسب مول، نقاط جوش (t) در درجه سانتی گراد مخلوط های دوتایی در 760 میلی متر. HG
بر اساس داده های مربوط به ترکیبات تعادلی مخلوط های دوتایی، نمودارها را ترسیم می کنیم:
نمودار t - x - y و نمودار x - y.
ساخت خط کاری فرآیند.
XF=40 XP=90 XW=5
R - شماره رفلاکس کاری. برای محاسبه نسبت رفلاکس کاری، حداقل نسبت رفلاکس در نسبت رفلاکس اضافی ضرب می شود که در محدوده 1.2h 2.5 است.
R=Rmin(1.2x2.5).
Rmin - حداقل نسبت رفلاکس مربوط به حالت عملکرد ستون است، زمانی که تمام میعانات حاصل برای آبیاری استفاده می شود.
1.2h2.5 - ضریب خلط اضافی.
پارامترهای اصلی که جداسازی مشخص شده را در فرآیند یکسوسازی تعیین می کنند، عدد بلغم (نسبت رفلاکس) و تعداد صفحات تقطیر است. نسبت رفلاکس نسبت مقدار رفلاکس داغ وارد شده به ستون به مقدار ماده است. افزایش نسبت رفلاکس باعث کاهش تعداد صفحات می شود و بالعکس. با حداقل نسبت رفلاکس Rmin، تعداد صفحات مورد نیاز بی نهایت خواهد بود. شرایط عملیاتی واقعی ستون با نسبت رفلاکس بهینه و تعداد بهینه صفحات مطابقت دارد.
Rmin=XP-YF/YF-XF
max t - min t/10 = 56.2-39.3/10=2
از نمودارها متوجه می شویم:
YF=57% tF=40 درجه سانتی گراد
YP=78% tP=39.7°C
YW=19% tW=85°C
4. تعادل مواد
4.1 کنوانسیون ها
F خروجی یک مخلوط مشابه است.
P بازده تولید تقطیر است.
W خروجی مایع پایین است.
aF، aP، aW - کسرهای جرمی جزء کم جوش در جریان.
XF، XP، XW - بخش های مول از جزء کم جوش در جریان.
YF، YP، YW - محتوای جزء کم جوش در بخار بالای مایع.
Ф - مصرف بلغم.
4.2 بخش تسویه حساب
1. ستون اصلاح، نقطه مخلوط منبع به طور مشروط به دو قسمت تقسیم می شود: قسمت پایین ستون جامع است، قسمت بالایی ستون تقویت کننده است.
بیایید کسرهای مولی جزء کم جوش در فاز مایع را به کسرهای جرمی تبدیل کنیم.
1) aF=Mn.c.* XF / Mn.c.* XF+Mv.c.(1-XF)
aF=80*0.4/80*0.4+58(1-0.4)=0.48
2) aP= Mn.c.* XP / Mn.c.* XP+Mv.c.(1- XP)
aP=80*0.9/80*0.9+58(1-0.9)=0.93
3) aW= Mn.k.* XW / Mn.k.* XW+Mv.k.(1- XW)
aW=80*0.05/80*0.05+58(1-0.05)=0.068
بیایید سرعت جریان جرمی رفلاکس اولیه را بر حسب کیلوگرم بر ثانیه ترجمه کنیم:
F` = 1.45 کیلوگرم بر ثانیه
بازده محصول با فرمول محاسبه می شود:
P=F`(aF-aW)/ aP - aW (4.2)
P=1.45 (0.48-0.068)/0.93-0.068=0.7 کیلوگرم بر ثانیه
خروجی مایع پایین با فرمول محاسبه می شود:
W=1.45-0.7=0.75 kg/s
خروجی بلغمی با فرمول محاسبه می شود:
Ф=0.7*4=2.8 کیلوگرم بر ثانیه
نرخ جریان بخار در قسمت بالایی ستون با فرمول محاسبه می شود:
G=0.7+2.8=3.5 کیلوگرم بر ثانیه
5. تعادل حرارتی
5.1 کنوانسیون ها
Q مقدار گرمایی است که توسط بخار حرارتی منتشر می شود.
D` نرخ جریان بخار ورودی به ژاکت ستون است.
r گرمای تراکم بخار است (که با دمای بخار گرمایش تعیین می شود که 15-20 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای tW است).
D`` - مصرف گرما در بخاری.
rP - گرمای تراکم بخار؛
g مصرف آب خنک کننده است.
G - خروجی بخار در بالای ستون؛
C ظرفیت حرارتی بخار جزء کم جوش است.
tr - دمای بخار؛
t1 - دمای رفلاکس؛
CV - ظرفیت گرمایی آب، 4200 J/kg*K.
CF ظرفیت گرمایی مخلوط اولیه است.
5.2 بخش تسویه حساب
حرارت حاصل از مخلوط اولیه:
Q1=F`*CF*tF (5.1)
CF=Cn.c.*aF/ Cn.c.*aF+Cr.c.(1-aF)
CF=946.625*0.48+2300(1-0.48)=1650.38 J/kg*K
Q1=1.45*1650.38*40=95722.04 وات
مقدار گرمای دریافتی از بلغم:
Q2=F*Cf*tf (5.2)
Cph=Cn.c.* aP+ Cv.c.(1-aP)
Cph=946.625*0.93+2300(1-0.93)=1041.36 J/kg
tf=tp-15=39.7-15=24.7 K
Q2=2.8*1041.36*24.7=72020.46W
مقدار حرارت از دست رفته با بخارات در قسمت بالایی ستون:
JP=rp+CP*tP (5.4)
rp=rn.c.*aP+ rc.c.(1-aP)
rp=334750*0.93+516000(1-0.93)=67257.5 J/kg
JP=67257.5+1041.36*39.7=108599.5 J/kg
Q3=3.5*108599.5=380098.5W
مقدار حرارت از دست رفته از مایع پایین:
Q4=W*CW*tW (5.5)
CW=Cn.c.*aW+Cv.c.(1-aW)
CW=946.625*0.068+2300(1-0.068)=67257.5 J/kg
Q4=0.75*2208*51.3=84952.8W
اتلاف گرما 3% گرمایی است که توسط بخار حرارتی ایجاد می شود.
Qloss=0.03*D`*r (5.6)
Qloss=0.03*0.13*2321000=9052 W
D`==0.13 کیلوگرم بر ثانیه
تعادل حرارتی خلط آور.
Q 1 \u003d G * r P \u003d 3.5 * 67257.5 \u003d 235401.25 W (5.8)
Q 2 \u003d G * C P (t P -t Ф) \u003d 3.5 * 1041.36 * (39.7-24.7) \u003d 54671.4 W (5.9)
Q \u003d Q 1 + Q 2 \u003d 235401.25 + 54671.4 \u003d 290072.65 W
Q \u003d گرم * C آب (t 2 -t 1)، معقول است که دمای آب خنک کننده را تنظیم کنید: t2 \u003d 32 درجه سانتی گراد و t 1 \u003d 22 درجه سانتی گراد
گرم \u003d Q / C آب * 10 درجه سانتیگراد \u003d 290072.65 / 4200 * 10 \u003d 7 کیلوگرم در ثانیه (5.10)
Q=7*4200*10=294000W
تعیین کل مصرف بخار گرمایش برای یکسوسازی.
از آنجایی که مخلوط اولیه گرم شده تا نقطه جوش عرضه می شود، مصرف بخار برای گرم کردن مخلوط اولیه را تعیین می کنیم:
Qheating=F`*C F (t F -t)، که در آن t دمای ذخیره سازی اولیه مخلوط است.
Qheating=1.45*1650.38(40-20)=47861.02W
Q preheat =D``*r بخار، بنابراین D``= Q under / r بخار (5.11)
D``=47861.02 /2273*10 3 =0.021 کیلوگرم بر ثانیه
مجموع مصرف بخار برای واکنش با موارد زیر تعیین می شود:
D=0.13+0.021=0.151 کیلوگرم بر ثانیه
6. محاسبه سازه
6 .1 نمادهامن
تقطیر صفحه تقطیر بخار
D - قطر ستون؛
w سرعت بخار مجاز بهینه در ستون است.
ج - ضریب با در نظر گرفتن طراحی صفحه.
c P چگالی تقطیر در حالت مایع است.
V نرخ جریان حجمی بخارات است.
R ثابت بولتزمن است.
P - فشار؛
T دمای تقطیر است.
م ر.ک. - وزن مولکولی متوسط
6.2 بخش تسویه حساب
تعیین قطر ستون:
1. جریان بخار حجمی را در قسمت بالایی ستون پیدا کنید.
V=G*R*T/M رجوع کنید به *P، جایی که R=8314 J/mol*K، P=10 5 Pa (6.1)
T=t P +273 درجه سانتیگراد (6.2)
M cf = M n.c. *X P + M c.c. (1- X P) (6.3)
T=39.7+273=312.7 K
M cf \u003d 80 * 0.9 + 58 (1-0.9) \u003d 80 mol
V \u003d 3.5 * 8314 * 312.7 / 80 * 10 5 \u003d 1.14 m 3 / s
2. سرعت بخار مجاز بهینه در ستون را تعیین کنید
w=cv c P -c جفت / c P (6.4)
با توجه به نمودار مقدار ضریب c را پیدا می کنیم صفحات درپوش دار را انتخاب می کنیم. ما فاصله بین صفحات HТ=300 میلی متر، c=0.052 را می پذیریم [Pavlov, p. 323]
w=0.052v829.68-2.2/2.2=1.0088 m/s
3. تعریف کنید قطر داخلیستون ها
ما قطر ستون استاندارد 1200 میلی متر را می پذیریم
فشار هیدرولیک.
ابتدا فاصله بین صفحات HТ=0.3 متر و ضریب کف کردن u=0.8 را می گیریم.
سرعت بخار در بخش کاری ستون برابر است با:
w P \u003d c * w o (6.6)
w P = 0.8 * 1.0088 = 0.81 m / s
دبی حجمی بخار در ستون عبارت است از:
VP \u003d G/s P (6.7)
VP \u003d 3.5 / 2.7 \u003d 1.3 m 3 / s
منطقه کار صفحه خواهد بود:
FP= VP/w P (6.8)
FP=1.3/0.81=1.6 m2
طبق جدول، صفحه ای از نوع TSK-R را برای ستونی با قطر انتخاب می کنیم:
D=1200mm; محیط تخلیه П=0.818 متر; منطقه تخلیه F sl \u003d 0.099 m 2 ; مساحت عبور بخار F o = 0.129 m 2 ; طول مسیر مایع روی صفحه l W = 0.856 متر؛ شکاف زیر شیشه تخلیه a=0.06 متر؛ تعداد درپوش m=43; قطر کلاهک d تا 100 میلی متر
وظیفه محاسبات هیدرولیکی بیشتر پارامترهای اصلی صفحه تعیین ارتفاع آستانه تخلیه hthr است. ، پس‌آب سیال بیش از آستانه تخلیه h sl. ارتفاع شیارهای درپوش h و غیره و در صورت لزوم مقاومت صفحه DP.
از داده های اولیه، نسبت ==1.25<2 را داریم. بنابراین، هنگام تعیین مقدار h sl. نمی توان به حباب نسبی مایع توسط بخار توجه نکرد. با این حال، برای وضوح بیشتر، محاسبه h sl را در نظر بگیرید. با در نظر گرفتن حباب مایع
برای یافتن مقدار Y طبق رابطه (6.16) باید ارتفاع فوم روی صفحه h mon را دانست. ، که با فرمول (6.15) محاسبه می شود که به نوبه خود مقدار h sl را نیز شامل می شود. و ارتفاع h سپس. .
مقدار h sl قبلاً بدون در نظر گرفتن حباب مایع محاسبه می شود
h sl. \u003d 0.68 (V f. / P) 0.67 (6.9)
V W \u003d F / s P (6.10)
با P \u003d sN.K. * aP + sV.K. (1-aP) (6.11)
با P \u003d 1263 * 0.93 + 792 (1-0.93) \u003d 1230.04 کیلوگرم بر متر مکعب
V چاه \u003d 2.8 / 1230.04 \u003d 0.0023 m 3 / s
h sl. = 0.68 () 0.67 = 0.014 متر
برای تعیین ارتفاع آستانه تخلیه، با استفاده از رابطه (6.12) ارتفاع شکاف ها را در کلاهک ها محاسبه می کنیم.
بیایید یک کلاه با شکاف های مستطیلی با عرض b = 4 میلی متر بگیریم. تعداد اسلات در یک کلاه zKН=26. تعداد کل درپوش های روی صفحه m=43.
h pr \u003d 0.46 * (V P / mzb) 2 * s P / s w -s P (6.12)
h pr \u003d 0.46 * \u003d 0.03 m
ما طبق جدول ارتفاع شکاف h pr \u003d 30 میلی متر را می پذیریم
در این حالت بخار از شکاف های کاملا باز و تا حدی از لبه پایینی درپوش عبور می کند. برای اطمینان از این، ارتفاع نصب درپوش h y \u003d 10 میلی متر را در نظر می گیریم. عمق حباب در فشار مطلق Р=98100Pa، مطابق با رابطه (6.13) خواهد بود:
h g.b. =(0.7/s f)p 0.35
h g.b. =()*(98100) 0.35 = 0.028 متر (6.13)
بیایید با معادله (6.14) ارتفاع آستانه تخلیه را پیدا کنیم:
ساعت \u003d h g.b -h sl. +h ex. +h y (6.14)
ساعت =0.028-0.014+0.03+0.01=0.054 متر
ارتفاع فوم تشکیل شده بر روی صفحه مطابق با فرمول (6.15) خواهد بود:
ساعت دوشنبه \u003d K 2 / y 0.33 (K 3 * w p 2 * s P + K 4 * h sl + h سپس) (6.15)
K 1 \u003d 23.0 * 10 -5
ساعت دوشنبه \u003d 0.23 / 0.02 0.33 (4.4 * 10 -2 * (0.81) 2 * 2.7 + 4.6 * 0.014 + 0.054) \u003d 0.2 متر
مقدار حباب نسبی مایع طبق رابطه (6.16) خواهد بود:
Y \u003d K 1 / y (w P / H T -h دوشنبه) n 1 (6.16)
Y \u003d 23 * 10 -5 / 0.02 (0.81 / 0.3-0.2) 1.16 \u003d 0.010.1
بنابراین فاصله بین صفحات به درستی انتخاب می شود.
بار واقعی دستگاه تخلیه را بر حسب مایع با استفاده از رابطه (6.17) محاسبه می کنیم:
راه آهن V \u003d V چاه + G * Y / s چاه (6.17)
راه آهن V \u003d 0.0023 + \u003d 0.00233 m 3 / s
مقدار واقعی پس‌آب مایع بالاتر از آستانه تخلیه
h sl. = 0.68 () 0.67 = 0.013 متر
تفاوت کمی با h sl محاسبه شده قبلی دارد. = 0.014 متر
بیایید عملکرد دستگاه تخلیه صفحه را بررسی کنیم. برای انجام این کار، سرعت ورود مایع را محاسبه می کنیم دستگاه تخلیهطبق فرمول (6.18):
w =V راه آهن /F sl.<К 5 Н Т n 2 (6.18)
مطابق با فرمول (6.18) و داده های جدول، مجموعه:
F sl \u003d 0.099m 2
w ==0.024 متر بر ثانیه
K 5 H T n 2 \u003d 0.250 (0.3) 0.65 \u003d 0.115
بنابراین شرط فرمول (6.18) رعایت می شود و سیلابی شدن دستگاه تخلیه رخ نمی دهد.
سرعت سیال در شکاف بین پایه صفحه و لبه پایینی فنجان تخلیه با استفاده از فرمول (6.19) محاسبه می شود:
w =V راه آهن /(Pa)<0.45 (6.19)
w zh.z == 0.0466 m/s<0.45
از محاسبات فوق چنین استنباط می شود که صفحه تک جریان انتخاب شده عملکرد عادی دستگاه های تخلیه را تضمین می کند.
مقاومت یک صفحه خشک با فرمول (6.20) تعیین می شود:
DP c \u003d w c * s P * w حدود 2/2 (6.20)
جایی که سرعت بخار در نازل های بخار است
w o \u003d V P / F o (6.21)
w o \u003d= 6.6 m/s
ضریب مقاومت برای یک کلاهک با قطر D cl = 100 میلی متر خواهد بود:
w=1.73* کلاس D -0.25 (6.22)
f=1.73*0.1 -0.25=3.1
DP c \u003d 3.1 * 2.7 * (6.6) 2 / 2 \u003d 182.3 Pa
مقدار اختلاف سطح مایع در صفحه مطابق با فرمول (6.23) خواهد بود:
Dh \u003d 0.1 * lE * (lzh * V f 2 / P 2 (h سپس + h sl.) 3 گرم (6.23)
Dh=0.1*16*(0.856*(0.0023) 2 /(0.818) 2 *(0.054+0.014) 3 *9.81=0.0023 متر
مقاومت لایه مایع روی صفحه با فرمول (6.24) محاسبه می شود:
Dpzh \u003d (h g.b + h pr + Dh / 2) با g * g (6.24)
DPzh=(0.028+)1230.04*9.81=532.8 Pa
مقاومت کلی ظرف برابر است با:
DP = DP c + DPzh (6.25)
DP=182.3+532.8=715.1 Pa
ارتفاع کل ستون را پیدا کنید:
H=(n-1)h+Hupper+Hlower (6.26)
H=(9-1)0.3+1+2=5.4 متر
7. انتخاب عناصر ساختاری استانداردمحاسبه نازل
قطر اتصالات طبق فرمول (7.1) محاسبه می شود.
1. اتصالی برای ورود به مخلوط اولیه.
сF=sn.k.* aF+s.k.*(1- aF)
cF \u003d 1263 * 0.48 + 792 * (1-0.48) \u003d 1018.08 کیلوگرم بر متر مکعب
VF==0.0014 m3/s
بیایید قطر استاندارد DY1=100 میلی متر را در نظر بگیریم
2. خروجی بخار.
сP= s.k.* aP+s.k.*(1- aP)
cP \u003d 2.7 * 0.93 + 2.2 * (1-0.93) \u003d 2.665 کیلوگرم بر متر مکعب
Vpar == 1.3 m 3 / s
بیایید قطر استاندارد DY1=400 میلی متر را در نظر بگیریم
3. اتصالات برای ورودی رفلاکس.
VФ=Ф/сP (7.5)
сP= s.k.* aP+s.k.*(1- aP)
cP \u003d 1263 * 0.93 + 792 * (1-0.93) \u003d 1230.04 کیلوگرم بر متر مکعب
VF == 0.0023 m 3 / s
بیایید قطر استاندارد DY3=100 میلی متر را در نظر بگیریم
4. مناسب برای خروجی مایع پایین.
cw \u003d sn.k. * aw + s.k. * (1- aw)
cw \u003d 1263 * 0 / 068 + 792 (1-0.068) \u003d 824.028 کیلوگرم / متر مکعب
Vw==0.001 m3/s
بیایید قطر استاندارد DY4=100 میلی متر را در نظر بگیریم
5. اتصالات برای تامین بخار گرمایش به ژاکت دستگاه.
V=D`/ gr.p. (7.8)
sgr.p. ما داده های جدولی را در دمای 20 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای مایع پایین (tW = 51.2 درجه سانتیگراد) دریافت می کنیم. یعنی در دمای 71.2 درجه سانتی گراد.
sgr.p = 0.198 کیلوگرم بر متر مکعب
بیایید قطر استاندارد DY5=200 میلی متر را در نظر بگیریم
6. اتصال برای خروجی میعانات بخار گرمایشی
V=D`/ شرط. (7.9)
ما داده های جدولی را در دمای 20 درجه سانتیگراد کمتر از دمای مایع پایین (tW = 51.2 درجه سانتیگراد) دریافت می کنیم. یعنی در دمای 31.2 درجه سانتی گراد.
cond.=998 kg/m3
V==0.0001 m 3 / s
قطر استاندارد DY6=50 میلی متر را در نظر بگیرید
وزن کل دستگاه:
M=mmon.+md. + mcr. (7.10)
mosec.=*Dk*S* sst*H (7.11)
قسمت پایین و روکش دستگاه را انتخاب می کنیم:
V \u003d 421 * 10 -3 m 3
mdays=mcr.=137 کیلوگرم
جرم پوسته را پیدا می کنیم:
مدل.=3.14*1.2*0.01*7850*5.4=1597.3 کیلوگرم
طبق فرمول (7.10) جرم دستگاه را پیدا می کنیم:
M=1597.3+137+137=1871.3 کیلوگرم
یافتن جرم بار:
mload=(Vcr.+Vdn.+Vc.) میانگین. (7.12)
میانگین \u003d sn.k + sv.k. / 2 (7.13)
رجوع کنید به == 1027.5 کیلوگرم بر متر مکعب
Vk \u003d * Dk 2 / 4 * H (7.14)
Vk \u003d * 5.4 \u003d 6.1 m 3
طبق فرمول (7.12) جرم بار را پیدا می کنیم:
mload=(0.421+0.421+6.1)1027.5=7133 کیلوگرم
جرم بار روی تکیه گاه، با در نظر گرفتن حاشیه بار 20٪:
P=(Map.+ mload.)1.2*g/1000000 (7.15)
نتیجه
هدف از محاسبه، محاسبه ستون تقطیر نوع سینی است. در حین محاسبه، خروجی تقطیر تولیدی و مایع کف، دبی رفلاکس، دبی بخار گرمایشی، دبی آب خنک کننده در دبلماتور، ابعاد دستگاه طراحی شده، قطر اتصالات. ، جرم دستگاه و همچنین حداکثر بار در هر تکیه گاه تعیین شد.
فهرست ادبیات استفاده شده
1. Dytnersky Yu.I. فرآیندها و دستگاه های اساسی فناوری شیمیایی. راهنمای طراحی، م.، شیمی، 1991.
2. پلانوفسکی A.N., Nikolaev P.I. فرآیندها و دستگاه های فناوری شیمیایی و پتروشیمی، م.، شیمی، 1366.
3. سوکولوف V.N. ماشین آلات و دستگاه برای تولید مواد شیمیایی، L.، 1970.
میزبانی شده در Allbest.ru
...شرح طرح فن آوری، عملیات و طراحی دستگاه ستون تقطیر. تعادل مواد و حرارتی نصب. تعیین ارتفاع و وزن دستگاه، انتخاب صفحات و تکیه گاه ها. مقاومت هیدرولیکی نازل و قطر اتصالات.
مقاله ترم، اضافه شده 10/30/2011
شرح کلی فرآیند اصلاح توسعه یک ستون تقطیر برای جداسازی مخلوط کلروفرم-بنزن. محاسبات فنی، هیدرولیک و حرارتی دستگاه. تعیین تعداد صفحات و ارتفاع ستون، سرعت بخار و قطر ستون.
مقاله ترم، اضافه شده 10/30/2011
طرح کارخانه تقطیر. تعیین نرخ جریان جرمی و حجمی بخار و مایع در بالا و پایین ستون سینی. مقاومت هیدرولیکی صفحات محاسبه مبدل های حرارتی: قطر، لایه عایق و دیواره بدنه ستون.
مقاله ترم، اضافه شده 06/04/2015
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 10/24/2011
میانگین چگالی بخار در ستون تقطیر. مصرف حرارت داده شده به آب خنک کننده در خلط گیر، به دست آمده در مکعب اواپراتور، در خنک کننده آبی باقیمانده تقطیر، در خنک کننده آبی تقطیر. محاسبه قطرهای خاص فلنج ها.
مقاله ترم، اضافه شده 10/13/2011
روش های تعیین میزان مصرف روغن جاذب، غلظت بنزن در روغن جاذب خروجی از جاذب. محاسبه قطر و ارتفاع جاذب بسته بندی شده. تعیین سطح گرمایش مورد نیاز در مکعب ستون و میزان مصرف بخار حرارتی.
تست، اضافه شده در 2011/06/07
طرح تکنولوژیکی فرآیند اصلاح. طراحی ستون تقطیر سینی و سینی های انتقال جرم. ترکیبات تعادلی مایع و بخار تعادل مواد فرآیند اصلاح. وزن مولکولی مخلوط، رفلاکس و هزینه بخار.
مقاله ترم، اضافه شده در 2014/09/19
مبانی نظری فرآیند تبخیر. دستگاه، اصل عملکرد اواپراتور با یک محفظه گرمایش از راه دور. تعیین جریان آب خنک کننده، قطر و ارتفاع کندانسور فشارسنجی. محاسبه پمپ خلاء مبدل حرارتی.
مقاله ترم، اضافه شده در 2015/06/19
کارخانه های تقطیر مداوم برای جداسازی مخلوط های دوتایی. تعیین میانگین مقادیر فیزیکی بخار و مایع. ارتفاع لایه گاز مایع. سرعت بخار در بخش آزاد صفحه. محاسبه مقاومت هیدرولیکی ستون.
مقاله ترم، اضافه شده 10/24/2011
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.
اصلاح به شما امکان می دهد الکلی با قدرت و خلوص بالا دریافت کنید. هر دو ویژگی به این بستگی دارد که فردی که این فرآیند را مدیریت می کند تا چه حد ماهیت آن را درک می کند. بنابراین، همه کسانی که می خواهند نوشیدنی های الکلی خالص و قوی درست کنند مهتاب هنوز.
بیایید با فرآیند تقطیر شروع کنیم، زیرا این او است که پیشرو یکسوسازی است. اطلاعات دقیقی در مورد اینکه چه کسی اولین بار تقطیر را اختراع کرد وجود ندارد. دبلیو اشنایدر، گردآورنده فرهنگ اصطلاحات کیمیاگری و دارویی، معتقد است که این شایستگی در درجه اول متعلق به ایرانیان است که از تقطیر برای به دست آوردن گلاب (رز اتر) استفاده می کردند. می توان نتیجه گرفت که تاریخچه تقطیر به 3500 سال قبل باز می گردد. در ابتدا، تقطیر به کلیه فرآیندهای جداسازی مخلوط ها به اجزاء گفته می شد. همانطور که آنها مورد مطالعه قرار گرفتند، فرآیندها طبقه بندی و نامگذاری شدند. بنابراین، امروزه تقطیر را جداسازی مواد بر اساس تبخیر مایع و تراکم بعدی بخارات می نامند.
آلامبیک ها اولین دستگاه تقطیر بودند و از نظر ساختاری عملاً برای چندین هزار سال تغییر نکردند. در اصل برای بدست آوردن روغن های معطر استفاده می شد.
علم ثابت نشد، فرآیند تقطیر به دقت مورد مطالعه و بهبود قرار گرفت. از آغاز قرن شانزدهم، تعداد زیادی کار در مورد انتخاب مکعب های تبخیر و سیستم های گرمایش برای دستگاه ها انجام شده است. برای اطمینان از عملکرد مداوم ستون، از حمام آب و شن و شمع های مومی استفاده شد. تنها در سال 1415 برای اولین بار استفاده از عایق حرارتی، یعنی موهای حیوانات پیشنهاد شد. در پایان قرن شانزدهم، مزیت خنک‌کننده آب کندانسور آشکار شد، تا اینکه در آن زمان خنک‌کننده هوا بود.
در دوره قرن 16 تا 19، نوسازی تجهیزات سخت افزاری به سرعت در حال انجام بود. بر اساس بی اثر بودن مواد نسبت به مایعات تصعید شده، شیشه و سرامیک به عنوان بهینه در دستگاه های تقطیر و بعداً از فولاد ضد زنگ استفاده شد. در سال 1709، تئوری هایی در مورد رفلاکس (بازگشت بخشی از بخارات متراکم به ستون) برای اولین بار ظاهر شد.
نتیجه همه تحقیقات و توسعه ها اختراع اولین ستون تقطیر پیوسته توسط مهندسان فرانسوی آدام، برارد و پریر بود که در سال 1813 برای آن حق اختراع دریافت کردند. هنوز هم با ستون های تقطیر مدرن مطابقت دارد. از این دوره تاریخ تصحیح در علم و صنعت آغاز می شود.
تعاریف مختلفی از اصلاح وجود دارد.
یکسوسازی فرآیند جداسازی مخلوط های دوتایی (مخلوط های دو جزئی، به عنوان مثال، الکل-آب) یا مخلوط های چند جزئی به دلیل جرم جریان مخالف و تبادل حرارت بین بخار و مایع است. یکسوسازی عبارت است از جداسازی مخلوط های مایع به اجزای عملاً خالص که در نقطه جوش متفاوت هستند، با تبخیر مکرر مایع و متراکم شدن بخارات.
با وجود چنین فرمولاسیون های پیچیده، هیچ چیز دشواری در روند اصلاح وجود ندارد. با داشتن تجهیزات لازم و دانش اولیه به راحتی می توان آن را در آشپزخانه شما انجام داد.
E. Krel در آثار خود "راهنمای تقطیر آزمایشگاهی" اصل اساسی اصلاح را بیان کرد:
تبادل مواد (انتقال جرم و انتقال حرارت) با عبور مخلوط بخار از پرکننده ستون صورت می گیرد.
عوامل زیر بر سرعت و کیفیت این فرآیند تأثیر می گذارد:
می توان نتیجه گرفت که فرآیند تقطیر الکل در شرایط زیر بهتر پیش خواهد رفت: انتشار خوب، غلظت بالای جزء جدا شده، منطقه تماس توسعه یافته.
کرل به اهمیت وضعیت سطح سطحی توجه ویژه ای داشت و عواملی را که فرآیند اصلاح را تعیین می کنند ذکر کرد:
بسته به دستگاه های تماس مورد استفاده، ستون ها به سینی و بسته بندی تقسیم می شوند.
عمدتاً در صنعت پالایش نفت و صنایع بزرگ توزیع می شود. ستون های سینی یک لوله عمودی هستند که در آن صفحاتی با پیکربندی های مختلف در فاصله معینی نصب می شوند که در آن تماس بین فاز بخار و مایع وجود دارد.
عدم وجود ستون: هزینه بالا و ابعاد بزرگ.
مزایای: ستون تقطیر سینی کسری را ریزتر جدا می کند.
امروزه از ستون های بسته بندی شده به طور گسترده استفاده می شود. اینها همان لوله های عمودی هستند، فقط یک دستگاه تماس دیگر در آنها نصب شده است - یک نازل.
نازل ها به دو نوع تقسیم می شوند:
نامنظم - یک لایه بی نظم از مواد بی اثر حجیم یا پرکننده (به عنوان مثال، یک نازل منشوری مارپیچ SPN).
مزایای A: وزن سبک، منطقه تماس بزرگ.
معایب: مقاومت بالا، توزیع صحیح بخارات و رفلاکس دشوار است.
منظم - نشان دهنده شبکه ها و ورق های سوراخ دار است که در نوارها چیده شده اند (اینها شامل نازل سیم معمولی Panchenkov (RPN) است.
مزایای: راندمان بالا، افت فشار کم.
معایب: ستون تقطیر بسته بندی کاستی های آشکاری را نشان نداد. 
بیایید آنچه را که در خود ستون اتفاق می افتد با استفاده از تجهیزات کارخانه دکتر گوبر به عنوان مثال در نظر بگیریم. اینجا هیچ جادو یا تکنولوژی مخفی وجود ندارد، همه چیز بسیار ساده است.
ستون های تقطیر برای استفاده خصوصی، لوله های عمودی با قطر 40 تا 50 میلی متر، ارتفاع حداکثر 180 سانتی متر، پر شده با نازل های OLTC یا SPN هستند. این ستون ها مجهز به یخچال یا کندانسور رفلاکس و همچنین واحد استخراج الکل می باشند.
تقطیر دوره ای را روی یک ستون نوع بسته بندی شده با یک تعویض کننده شیر معمولی در بار در نظر بگیرید، که همه می توانند آن را در خانه تکرار کنند.
هنگام حرارت دادن یک مکعب با ماش که مخلوطی چند جزئی است که علاوه بر آب و الکل شامل محصولات فرعی تخمیر (آلدئیدها، اسیدها، استرها و ...) می شود، فرآیند جوشیدن و تبخیر این اجزا آغاز می شود. دمای شروع فرآیند می تواند متفاوت باشد، همه اینها به ترکیب کیفی و کمی دم کرده یا الکل خام بستگی دارد. در طول فرآیند، بخار در طول ستون بالا می رود، شروع به گرم کردن آن می کند و تا حدی متراکم می شود، بنابراین یک "بلغم وحشی" تشکیل می شود.
تشکیل خلط وحشی به دلیل سرد شدن بدنه ستون، به دلیل اتلاف حرارت به محیط اتفاق می افتد. ضررهای کمی و کیفی در الکل وجود دارد (تا 10٪).
در یکسو کننده های استاندارد مشکل ایجاد رفلاکس وحشی با کمک عایق حرارتی ستون حل می شود.
متخصصان مجرب کارخانه دکتر گوبر با ایجاد ستون تورنادو راه دیگری برای حل این مشکل پیدا کردند. ساختار ستون اجازه می دهد تا بخار بالارونده ابتدا در امتداد خط بیرونی ستون عبور کند و در نتیجه گرمایش فعال ایجاد کند. در نتیجه تلفات حرارتی به محیط از قسمت کار ستون به حداقل می رسد. در خروجی، محصول نهایی با بهبود پارامترهای ارگانولپتیکی و فیزیکی و شیمیایی به دست می آید.
پس از گرم شدن ستون، بخارات به یخچال یا دفلگماتور می رسد و در آنجا متراکم شده و به شکل رفلاکس به ستون برمی گردد.
جریان بلغم به سمت زوج هایی که در امتداد ستون بالا می روند هدایت می شود. انتقال جرم و حرارت صورت می گیرد. درجه حرارت در هنگام تصحیح الکل از اهمیت اساسی برخوردار است: بلغم در مسیر خود از ناحیه ای با دمای پایین به ناحیه ای با دمای بالاتر، اجزای با جوش بالا (روغن های فوزل) را از جریان بخار جذب می کند و اجزای کم جوش را آزاد می کند. (الکل). از آنجایی که این فرآیندها در مرز فاز انجام می شود، ایجاد حداکثر سطح تماس ممکن بسیار مهم است. برای انجام این کار، ستون های تقطیر دکتر گوبر مجهز به یک تپ چنجر در بار است که حداکثر سطح تماس را در تمام طول خود ایجاد می کند.
کیفیت الکل حاصل به میزان انتخاب بستگی دارد. یعنی هرچه رفلاکس بیشتری از ستون گرفته شود، روند انتقال جرم بدتر است، بنابراین، قدرت الکل در خروجی ستون کاهش می یابد. و بالعکس هر چه کمتر بلغم گرفته شود، فرآیند انتقال جرم بهتر و استحکام محصول نهایی افزایش می یابد.
برای کنترل میزان خروج الکل، دریچه های سوزنی برای تنظیم دقیق و عینک دید روی ستون ها تعبیه شده است.
ایجاد یک سطح تماس توسعه یافته کافی نیست، بلکه باید به درستی آبیاری شود. جلوه دیوار در ستون های بسته بندی شده رخ می دهد. بلغم از بسته بندی عبور نمی کند، بلکه از دیواره های ستون به سمت پایین جریان می یابد که در نتیجه کارایی کار آن کاهش می یابد. هنگامی که ستون به درستی پر شود، این اثر حداقل است، در ستون Tornado، جایی که یک صفحه کلاهک با دهانه مرکزی نصب شده است، عملا وجود ندارد. در نتیجه بلغم دقیقا به سمت پکینگ هدایت می شود و حداکثر کارایی این ستون حاصل می شود.
با توجه به قطر و ارتفاع ستون، طبق نظر استدمن و مک ماهون، قطر ستون های بسته بندی شده تأثیر کمی بر کیفیت مخلوط هایی که قرار است جدا شوند، دارد.
ارتفاع ستون. ما در مورد قسمت کار آن صحبت می کنیم (بخشی از ستون که با بسته بندی پر شده است) نباید بیشتر از (6-8)xD باشد. اگر ارتفاع بیشتر از این عبارت باشد، ستون‌ها در قسمت‌هایی پر می‌شوند تا از جلوه دیوار جلوگیری شود.
هنگام انتخاب ستون به نکات زیر توجه کنید:
P.S. تصحیح الکل فرآیند پیچیده ای نیست و با تجهیزات لازم می توان آن را به راحتی در خانه انجام داد. تا سال 2016، دامنه تجهیزات تقطیر بدون محدودیت در حال افزایش است. با وجود تفاوت‌های کوچک طراحی همه دستگاه‌ها، فرآیند اصلاح بدون تغییر باقی می‌ماند و کیفیت آن در درجه اول به دانش و تجربه شخصی که فرآیند را کنترل می‌کند بستگی دارد.
