Кафедра ТМО Колонные аппараты Нурматов Тахир Бахтиярович

Колонные аппараты Колонные аппараты применяют для процессов ректификации, абсорбции, мокрой очистки газов для некоторых химических процессов, т.е. для процессов взаимодействия между жидкой и газовой фазой. Колонные аппараты применяют для процессов ректификации, абсорбции, мокрой очистки газов для некоторых химических процессов, т.е. для процессов взаимодействия между жидкой и газовой фазой. Обычно для процессов ректификации применяют тарельчатые колонны, а для абсорбции –насадочные Обычно для процессов ректификации применяют тарельчатые колонны, а для абсорбции –насадочные Колонны больших размеров обычно устанавливают под открытым небом. Трубопроводы, обслуживающие площадки и вспомогательное оборудование, крепятся, как правило, к корпусу колонны. На верхнюю площадку крепят кран – укосину для монтажных и ремонтных работ. Колонны больших размеров обычно устанавливают под открытым небом. Трубопроводы, обслуживающие площадки и вспомогательное оборудование, крепятся, как правило, к корпусу колонны. На верхнюю площадку крепят кран – укосину для монтажных и ремонтных работ.

РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ Ректификационные колонны нефтеперерабатывающих заводов Ректификационные колонны нефтеперерабатывающих заводов составляют собой вертикальные цилиндрические аппараты, снабженные внутри ректификационными тарелками и другими вспомогательными устройствами в виде отбойников разных конструкций, очников для ввода сырья и орошения и штуцеров для отбора фракций. Ректификационные тарелки расположены горизонтально на определённом расстоянии друг от друга и служат для создания лучшего акта между парами, идущими снизу вверх, и жидкостью, передвигающейся сверху вниз.

Принцип работы ректификационной колонны При нагревании емкости с жидкостью, жидкость начинает кипеть. Образуются пары. Пары начинают подниматься по ректификационной колонне вверх и попадают в дефлегматор. Дефлегматор охлаждается водой. Пар, достигнув холодной поверхности дефлегматора, начинает конденсироваться. Сконденсировавшийся пар - флегма, стекает по стенкам дефлегматора и далее по колонне вниз. Колонна заполнена контактными элементами насадкой. Поднимающийся вверх пар и стекающая вниз флегма начинают контактировать между собой на поверхности насадки, и происходит процесс тепломассообмена. В основу ректификации заложен непрерывный обмен между жидкостью и паром. При этом происходит многократная конденсация пара и испарение жидкости, на контактных элементах колонны. Жидкая фаза насыщается более высококипящим компонентом, а паровая фаза - более низкокипящим. Процесс тепломассообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой образующейся в дефлегматоре, и поднимающимся вверх паром из куба. В результате тепломассообмена между флегмой и паром в верхней части колонны накапливается самый легкокипящий компонент, что содержится в спиртосодержащей жидкости, часть которого затем отводится в конденсор для конденсации и виде дистиллята обирается в приемную емкость. Жидкость и пар в любой точке колонны находятся в состоянии фазового равновесия. При нагревании емкости с жидкостью, жидкость начинает кипеть. Образуются пары. Пары начинают подниматься по ректификационной колонне вверх и попадают в дефлегматор. Дефлегматор охлаждается водой. Пар, достигнув холодной поверхности дефлегматора, начинает конденсироваться. Сконденсировавшийся пар - флегма, стекает по стенкам дефлегматора и далее по колонне вниз. Колонна заполнена контактными элементами насадкой. Поднимающийся вверх пар и стекающая вниз флегма начинают контактировать между собой на поверхности насадки, и происходит процесс тепломассообмена. В основу ректификации заложен непрерывный обмен между жидкостью и паром. При этом происходит многократная конденсация пара и испарение жидкости, на контактных элементах колонны. Жидкая фаза насыщается более высококипящим компонентом, а паровая фаза - более низкокипящим. Процесс тепломассообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой образующейся в дефлегматоре, и поднимающимся вверх паром из куба. В результате тепломассообмена между флегмой и паром в верхней части колонны накапливается самый легкокипящий компонент, что содержится в спиртосодержащей жидкости, часть которого затем отводится в конденсор для конденсации и виде дистиллята обирается в приемную емкость. Жидкость и пар в любой точке колонны находятся в состоянии фазового равновесия. Таким образом, весь этот процесс можно сформулировать в небольшом предложении. Ректификация - это многократная перегонка дистиллята, осуществляемая в противоточных тарелочных или насадочных колоннах с контактными элементами (насадка, тарелки). Таким образом, весь этот процесс можно сформулировать в небольшом предложении. Ректификация - это многократная перегонка дистиллята, осуществляемая в противоточных тарелочных или насадочных колоннах с контактными элементами (насадка, тарелки).

АБСОРБЦИОННЫЕ КОЛОННЫ Абсорбер (от лат. absorbeo поглощаю) аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем). Абсорбер обычно представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю жидкость; газ удаляется из абсорбер сверху, а жидкость снизу. Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Абсорбер (от лат. absorbeo поглощаю) аппарат для поглощения газов, паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в жидкости, называемой абсорбентом (поглотителем). Абсорбер обычно представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю жидкость; газ удаляется из абсорбер сверху, а жидкость снизу. Абсорбер применяется в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.лат.газов паров абсорбент ом химической нефтеперерабатывающей лат.газов паров абсорбент ом химической нефтеперерабатывающей Абсорберы представляют собой также колонные аппараты, снабжённые теми же тарелками, что и ректификационные колонны. Тарелки, активизирующие массообмен между паровой или газовой, с одной стороны, и жидкой с другой, способствуют лучшей работе этих аппаратов. Абсорберы представляют собой также колонные аппараты, снабжённые теми же тарелками, что и ректификационные колонны. Тарелки, активизирующие массообмен между паровой или газовой, с одной стороны, и жидкой с другой, способствуют лучшей работе этих аппаратов.

Виды абсорберов При абсорбции процесс протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую межфазную поверхность. Исходя из способа создания этой поверхности абсорберы делят на следующие группы: При абсорбции процесс протекает на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую межфазную поверхность. Исходя из способа создания этой поверхности абсорберы делят на следующие группы: Поверхностные абсорберы Поверхностные абсорберы Барботажные абсорберы Барботажные абсорберы Распыливающие абсорберы Распыливающие абсорберы Необходимо отметить, что один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может работать в разных режимах. Так, например, насадочный абсорбер может работать как в пленочном режиме, так и в барботажном. Необходимо отметить, что один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может работать в разных режимах. Так, например, насадочный абсорбер может работать как в пленочном режиме, так и в барботажном.

ТАРЕЛЬЧАТЫЕ АППАРАТЫ массообменные вертикальные колонные аппараты, снабженные расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью которых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестно точным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз). В зависимости от назначения массообменного процесса (см., напр., Абсорбция, Газов осушка, Массообмен, Ректификация, Экстракция жидкостная) в колонном аппарате устанавливают тарелок и более. массообменные вертикальные колонные аппараты, снабженные расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью которых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестно точным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз). В зависимости от назначения массообменного процесса (см., напр., Абсорбция, Газов осушка, Массообмен, Ректификация, Экстракция жидкостная) в колонном аппарате устанавливают тарелок и более.

Барботажные и струйные тарелки: а-ситчатая; б-колпачковая; в-клапанная; г-с продольно- поперечным секционированием и двумя зонами контакта фаз (А-одноэлементная, Б- семиэлементная); д-чешуйчатая с продольным секционированием жидкостного потока (показана часть плато тарелки). Элементы тарелок: 1-корпус аппарата; 2-плато; 3, 14- переливная и секционирующая перегородки; 4, 5-переливной и приемный карманы; 6, 7- колпачок и прорези на нем; 8-патрубок; 9, 10, 11-клапан и ограничители его посадки и подъема; 12-двухщелевое цилиндрпч. переливное устройство; 13-отбойный направляющий диск; 15-чешуйки. Барботажные и струйные тарелки: а-ситчатая; б-колпачковая; в-клапанная; г-с продольно- поперечным секционированием и двумя зонами контакта фаз (А-одноэлементная, Б- семиэлементная); д-чешуйчатая с продольным секционированием жидкостного потока (показана часть плато тарелки). Элементы тарелок: 1-корпус аппарата; 2-плато; 3, 14- переливная и секционирующая перегородки; 4, 5-переливной и приемный карманы; 6, 7- колпачок и прорези на нем; 8-патрубок; 9, 10, 11-клапан и ограничители его посадки и подъема; 12-двухщелевое цилиндрпч. переливное устройство; 13-отбойный направляющий диск; 15-чешуйки.

Ситчатые тарелки (рис. 1,а) имеют перфорир. плато с диаметром отверстий (щелей) 0,8-20 мм. Для них характерно динамич. взаимод. газа с жидкостью, при к-ром "провал" отсутствует и реализуется ее переток по плато (напр., в ситчатых экстракторах). При необходимости отвода (подвода) теплоты над плато устанавливают змеевики (напр., в произ-ве разб. HNO3). Ситчатые тарелки (рис. 1,а) имеют перфорир. плато с диаметром отверстий (щелей) 0,8-20 мм. Для них характерно динамич. взаимод. газа с жидкостью, при к-ром "провал" отсутствует и реализуется ее переток по плато (напр., в ситчатых экстракторах). При необходимости отвода (подвода) теплоты над плато устанавливают змеевики (напр., в произ-ве разб. HNO3). Колпачковые тарелки (рис. 1,б) имеют колпачки разл. формы, снабженные прорезями в виде зубцов, проходя между к-рыми, газ (пар) диспергируется, что увеличивает нов-сть его контакта с жидкостью. Эти тарелки также работают в беспровальном режиме и характеризуются более широким по сравнению с ситчатыми тарелками диапазоном нагрузок по фазам. Это обусловливает их применение в ряде хим.-технол. процессов, несмотря на повыш. гидравлич. сопротивление, значит. металлоемкость и трудоемкость изготовления. Созданы и используются в нек-рых произ-вах (напр., при концентрировании HNO3) аппараты с однокол-пачковыми тарелками. Колпачковые тарелки (рис. 1,б) имеют колпачки разл. формы, снабженные прорезями в виде зубцов, проходя между к-рыми, газ (пар) диспергируется, что увеличивает нов-сть его контакта с жидкостью. Эти тарелки также работают в беспровальном режиме и характеризуются более широким по сравнению с ситчатыми тарелками диапазоном нагрузок по фазам. Это обусловливает их применение в ряде хим.-технол. процессов, несмотря на повыш. гидравлич. сопротивление, значит. металлоемкость и трудоемкость изготовления. Созданы и используются в нек-рых произ-вах (напр., при концентрировании HNO3) аппараты с однокол-пачковыми тарелками. Клапанные тарелки (рис. 1,в) позволяют изменять своб. сечение установкой на их плато подвижных круглых или прямоугольных клапанов. Высота их подъема увеличивается с ростом скорости газа и регулируется спец. ограничителями либо весом клапана. Клапанные тарелки (рис. 1,в) позволяют изменять своб. сечение установкой на их плато подвижных круглых или прямоугольных клапанов. Высота их подъема увеличивается с ростом скорости газа и регулируется спец. ограничителями либо весом клапана. Провальные тарелки не имеют переливных устройств, их плато перфорировано круглыми, квадратными и др. формы отверстиями диаметром мм. Через эти отверстия периодически или одновременно проходит газ и стекает ("проваливается") жидкость. В результате проти-воточного взаимод. фаз на тарелках поддерживается слой жидкости, достаточный для обеспечения высокой эффективности аппаратов с такими тарелками. Однако рабочий диапазон нагрузок по фазам, а также средняя движущая сила массопереноса на провальных тарелках меньше, чем на тарелках с переливами. Провальные тарелки не имеют переливных устройств, их плато перфорировано круглыми, квадратными и др. формы отверстиями диаметром мм. Через эти отверстия периодически или одновременно проходит газ и стекает ("проваливается") жидкость. В результате проти-воточного взаимод. фаз на тарелках поддерживается слой жидкости, достаточный для обеспечения высокой эффективности аппаратов с такими тарелками. Однако рабочий диапазон нагрузок по фазам, а также средняя движущая сила массопереноса на провальных тарелках меньше, чем на тарелках с переливами.

Конец