ЗАМЕНА КЛАПАННЫХ ТАРЕЛОК В РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 62

Ю.А. Макрушина

ЗАМЕНА КЛАПАННЫХ ТАРЕЛОК В РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЕ

В статье рассматриваются вопросы совершенствования процесса ректификационной колонны отгонки спиртовой фракции. Предложена замена клапанных тарелок на пакетную насадку Mellapak 170. Определены гидравлические и тепломассообменные характеристики.

Ключевые слова: ВЭТС, сопротивление, процессы, пленочное течение, гидравлические характеристики, тепломассообменные характеристики.

Побочные продукты, содержащиеся в сырце, разделяются на: сложные эфиры, спирты, органические кислоты, альдегиды и кетоны, выкипающие при атмосферном давлении между аноном и анолом, это тяжелокипящие компоненты, входящие в состав Х-масел (кубовый остаток после ректификации).

Отгонка спиртовой фракции- 1 ступень.

Первая ступень отгонки низкокипящих примесей осуществляется на ректификационной колонне. Колонна оборудована 65 клапанными тарелками с неподвижными мини-клапанами. Колонна работает под атмосферным давлением.

В колонну подаётся смесь, которая состоит из дистиллата и продуктов дегидрирования.

Поток питания подогревается до температуры 110-130°С принимая тепло от кубовой жидкости колонны. До температуры не менее 125°С подогревается паром-13 в подогревателе.

Тепло необходимое для ректификации подводится в исполнитель. Греющая агентом является пар -13. Подача пара поддерживается в зависимости от заданного значения давления клапаном.

Пары спиртов поступают в пленочный испаритель. Пленочный испаритель обеспечивает основную часть необходимого тепла для колонны. Жидкие спирты из пленочного испарителя откачивается насосом сборник флегмы. Не сконденсировавшиеся в плёночном исполнителе спирты поступают в конденсатор и холодильник.

Замена тарелок на регулярную насадку увеличивает производительность при общем понижении энергозатрат. Регулярная насадка превосходит клапанные тарелки, по стоимости колонна с колпачковыми тарелками и насадочная с регулярной насадкой практически не отличаются. Стабильная и эффективная работа насадки является не загрязненность и высокая вязкость среды.

Характеристика насадок предоставлена в таблице 1.

© Макрушина Ю.А., 2020.

Научный руководитель: Коротков Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева, Россия.

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2020. № 5-3 (104)

Тип насадки Размер элемента насадки, мм. Давление кПа Удельная нагрузка КГ/М Ч ВЕП (ВЭТС), См Коэффициент маесопе-редачи, кг/м" ч Др, Па Гидравлическое сопротивление единицы переноса

СПН нерегулярная, из нержавеющей стали 2x2x0,2 16 Я 50 2,4 35 ТО3 130

3x3x0,2 16 950 3 31 103 83

2x2x0,2 100 1760 2,2 30 ТО3 98

4x4x0,2 100 2700 4,1 65 103 51

Кольца кз сетки с перегородкой 3,4x3,1 100 3000 1,8 66 103 53

5,1x5,1 100 4100 3 109-Ю3 45

Регулярная насадка, рулоны 1200 отверстий на 1 см сетки яерж. сталь 13,3 2200 9,1 24 103 102

27 3200 9.4 35 ТО3 1 10

Тоже из латуни 27 4200 8,6 49 ТО3 157

Из таблицы видно, что высоты эквивалентной теоретической ступени разделения (ВЭТС) для регулярной насадки превышает в несколько раз для нерегулярной насадки.

При выборе регулярной насадки учитываются такие показатели как:

- эффективность при разных нагрузках,

- гидравлическое сопротивление,

- распределение жидкостных и газовых потоков,

- простота конструкции,

- металлоемкость,

- склонность к засорению и засмолению.

Определения гидравлических и тепломассообменных характеристик проходили в лабораторных условиях, в которой использовались неагрессивные, неядовитые и негорючие газы и жидкости.

Гидравлическое сопротивление ректификационной колонны с

колпачковыми тарелками:

Др=Дрв№+ДрнЫн=289,93 40+364,43 30=22530 Па.

Гидравлическое сопротивление ректификационной колонны с насадкой:

Др=Дрв+Дрн=6537,85+1816,47=8354,33 Па.

В качестве образцовой насадки с пленочным течением жидкости выбрана пакетная насадка Ме11арак 170. Данные насадки широко применяются в промышленности для массообменных процессов. Тепломассообменные процессы происходят между газовым потоком, движущимся по наклонным каналам, и пленкой жидкости, стекающей по стенкам данных каналов. Скорость газового потока не превышает 3м/с, нагрузка по жидкости 0,5-200м3/(м2*ч), удельная площадь насадки 170 м3/м3, давление от вакуума до избыточного.

На рисунке 1 предоставлен плавный перепад давления на насадке.

dp, кПа/ы

^-(Ьактаг. I к!11"

Рис. 1. Зависимости погонного перепада давления от потока газа насадок

Экспериментально были определены значения потоков газа и жидкости при которых происходит «захлебывание» насадки при разных значениях плотности орошения. Для более точного анализа применения данной насадки необходимо произвести расчеты с целью изучения того, насколько можно изменить расход питания, не меняя габаритны и размеры колонны, так же рассчитать материальный баланс и определение флегмового числа.

Библиографический список

1.Дытнерский Ю.А., Процессы и аппараты химической технологии. 2-е изд., перераб. и дополн.- М.: Химия, 2010, 493с.

2.ГОСТ Р 52857.2 - 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек, М: 2008 - 44 стр.

3.ГОСТ Р 52857.1 - 2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность. Общие требования., М: 2008 - 26 стр.

4.Марешова Л.А., Богатых К.Ф., Рольник Л.З., Ягафарова Г.Г. Результаты внедрения в промышленность разработок по регулярным перекрестноточным насадками учёными Уфимского государственного нефтяного технического университета, Нефтегазовое дело, 2007, 11 стр.

МАКРУШИНА ЮЛИЯ АНДРЕЕВНА - магистрант, Кузбасского государственного технического университета им. Т.Ф. Горбачева, Россия.