CC BY
7УДК 66.02
Щербань А.А.
студент 4 курса, напр. «Химическая технология» Амурский государственный университет (г. Благовещенск, Россия)
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ КОЛОННОГО ТИПА
Аннотация: в статье рассматривается классификация ректификационных аппаратов колонного типа. В статье дается характеристика процесса ректификации и области применения процесса ректификации. Представлена классификация ректификационных аппаратов колонного типа в зависимости от рабочего давления, технологического назначения и типа контактных устройств Особое внимание уделяется классификации аппаратов в зависимости от типа контактных устройств. Рассмотрены требования к контактным устройствам массообменных аппаратов.
Ключевые слова: массообменные процессы, ректификация, атмосферная колонна, вакуумная колонна, насадочная колонна, тарельчатая колонна, насадка.
Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов, различающихся по температурам кипения, который осуществляют путем противоточного, многократного контактирования неравновесных паровой и жидкой фаз [1].
Энергоемкость ректификационных установок чрезвычайно высока, на их долю во многих случаях приходится до 80 % общего энергопотребления крупного производства.
Ректификация применяется для получения отдельных фракций, а также индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Так же ректификацию широко
используют и в отраслях народного хозяйства: коксохимической, химико-фармацевтической, лесохимической, пищевой промышленностях [2].
Ректификационные аппараты колонного типа могут быть классифицированы в зависимости от рабочего давления, технологического назначения и типа контактных устройств.
В зависимости от применяемого давления колонные аппараты подразделяются на атмосферные, вакуумные и колонны, работающие под давлением [1].
К атмосферным колоннам обычно относят колонны, в верхней части которых рабочее давление незначительно превышает атмосферное и определяется сопротивлением коммуникаций и аппаратуры, расположенных на потоке движения паров ректификата после колонны.
Давление в нижней части колонны зависит в основном от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное (например, колонна для разделения смеси этилбензола и ксилолов).
В вакуумных колоннах давление ниже атмосферного (создано разрежение), что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта (разделение мазута, производство стирола, синтетических жирных кислот).
В колоннах, работающих под давлением, величина последнего может значительно превышать атмосферное (колонны газофракционирующих установок).
По технологическому назначению колонные аппараты подразделяются на колонны атмосферных и атмосферно-вакуумных установок разделения нефти и мазута, колонны установок вторичной перегонки бензинов, каталитического крекинга, установок газоразделения, установок регенерации растворителей при депарафинизации масел и другие [3].
По типу внутренних контактных устройств различают тарельчатые, насадочные и пленочные колонные аппараты. Области применения контактных
устройств определяются свойствами разделяемых смесей, рабочим давлением в аппарате, нагрузками по пару (газу) и жидкости [1].
В тарельчатых аппаратах контакт между фазами происходит при прохождении пара (газа) сквозь слой жидкости, находящейся на контактном устройстве (тарелке).
В насадочных колоннах контакт между газом (паром) и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними.
В пленочной колонне фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости, стекающей по вертикальной или наклонной поверхности.
Основные типы ректификационных колонных установок представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Основные типы ректификационных колонных установок: а - тарельчатый, б - насадочный, в - пленочный, 1 - корпус колонны, 2 - полотно тарелки, 3 - переточное устройство, 4 - опорная решетка, 5 - насадка, 6 - распределитель, 7 - трубная решетка, 8 - трубка.
Контактные устройства должны характеризоваться [4]: небольшим гидравлическим сопротивлением при заданной эффективности устройства, в особенности при проведении процессов под вакуумом,
возможностью работать при высоких скоростях газового потока с минимальным уносом жидкости,
возможностью работать при небольших нагрузках по жидкости, возможностью работы в широком диапазоне нагрузок по фазам, простотой и малой металлоемкостью конструкции, что имеет большое значение при реконструкции,
удобством в изготовлении, монтаже и ремонте.
В нефтегазопереработке в основном применяются тарельчатые колонны. Однако в последние годы в связи с созданием эффективных насадок возрос интерес и к насадочным колоннам, особенно это относится к вакуумным процессам, приобретающим в этом случае ряд положительных характеристик: низкое гидравлическое сопротивление, малая задержка жидкости, высокая эффективность в широком интервале изменения нагрузок по пару (газу) и жидкости [3]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Гужель, Ю. А. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.3. Массообменные процессы и аппараты : учебное пособие / Ю. А. Гужель. — Благовещенск : Амурский государственный университет, 2020. — 145 е.;
2. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии : учебник для вузов. / Ю. И. Дытнерский. - 2-е изд. - М. : Химия, 1995. - 400 с.;
3. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов / А. И. Скобло [и др.] , под ред. А. И. Скобло. - М. : ООО «НедраБизнесцентр», 2000. - 677 с.;
4. Синягин, А. А. Колонные аппараты для массообменных процессов: учеб. пособие / А. А. Синягин. - Нижний Новгород, 2009. - 115 с.
Shcherban A.A.
Amur State University (Blagoveshchensk, Russia)
CLASSIFICATION OF COLUMN-TYPE RECTIFICATION DEVICES
Abstract: the article discusses the classification of column-type rectification devices. The article describes the rectification process and the scope of the rectification process. The classification of column-type rectification devices is presented depending on the operating pressure, technological purpose and type of contact devices. Special attention is paid to the classification of devices depending on the type of contact devices. The requirements for the contact devices of mass transfer devices are considered.
Keywords: mass transfer processes, rectification, atmospheric column, vacuum column, packing column, poppet column, nozzle.
