Procesy rektyfikacji w produkcji metalurgicznej. Podstawy prostowania

Jedną z najczęstszych metod rozdzielania ciekłych jednorodnych mieszanin składających się z dwóch lub więcej składników jest destylacja (destylacja i rektyfikacja). W szerokim znaczeniu destylacja to proces polegający na częściowym odparowaniu wydzielanej mieszaniny i późniejszej kondensacji powstałych oparów, przeprowadzany jednorazowo lub wielokrotnie. W wyniku kondensacji otrzymuje się ciecz, której skład różni się od składu pierwotnej mieszaniny.

Rektyfikacja to proces wielokrotnego częściowego odparowania cieczy i kondensacji pary. Proces odbywa się poprzez kontakt strumieni pary i cieczy o różnej temperaturze i najczęściej realizowany jest w urządzeniach kolumnowych. Przy każdym kontakcie z cieczy odparowuje głównie składnik niskowrzący (LBC), co wzbogaca parę, a składnik głównie wysokowrzący (HBC) skrapla się z pary, zamieniając się w ciecz. Ta dwukierunkowa wymiana składników, wielokrotnie powtarzana, ostatecznie pozwala na otrzymanie par, które są niemal czystymi NCC. Opary te, po skropleniu w osobnej aparacie, dają destylat (rektyfikowany) i refluks – ciecz zawracaną w celu płukania kolumny i interakcji z unoszącymi się parami. Parę uzyskuje się przez częściowe odparowanie z dna kolumny pozostałości, która jest prawie czystym VCC.

Procesy rektyfikacji przeprowadzane są w urządzeniach, których schemat technologiczny zależy od przeznaczenia urządzenia i panującego w nim ciśnienia, a konstrukcja - od sposobu organizacji kontaktu fazowego.

Gdy proces rektyfikacji prowadzony jest etapowo w urządzeniach kolumnowych, kontakt pary z cieczą może zachodzić w przeciwprądzie (na tacach awaryjnych), w przepływie krzyżowym (na tacach kołpakowych), w przepływie współprądowym (tace strumieniowe). .

Jeżeli proces rektyfikacji prowadzony jest w sposób ciągły w całej objętości aparatu kolumnowego, wówczas kontakt pary z cieczą podczas ruchu obu faz może zachodzić jedynie w przeciwprądzie. Nowoczesne urządzenia prostownicze można klasyfikować ze względu na przeznaczenie technologiczne, ciśnienie oraz urządzenie wewnętrzne zapewniające kontakt pary z cieczą.

Aparaty rektyfikacyjne, zgodnie z przeznaczeniem technologicznym, dzielą się na kolumny do jednostek próżniowo-atmosferycznych, krakingu termicznego i katalitycznego, wtórnej destylacji produktów naftowych, a także do rektyfikacji gazów, stabilizacji lekkich frakcji oleju itp.

Nowoczesne aparaty prostownicze stawiają następujące wymagania: wysoka zdolność i wydajność separacji, wystarczająca niezawodność i elastyczność działania, niskie koszty eksploatacji, lekkość i prostota, konstrukcja techniczna.

Te ostatnie wymagania są nie mniej ważne niż pierwsze, ponieważ nie tylko określają koszty inwestycyjne, ale także znacząco wpływają na wysokość kosztów eksploatacyjnych, zapewniają łatwość i wygodę wytwarzania urządzenia, instalacji i demontażu, naprawy, kontroli, testowania, jak również jak również bezpieczeństwo operacyjne itp.

Oprócz wymagań wymienionych powyżej urządzenia do destylacji muszą również spełniać wymagania norm państwowych, standardów departamentalnych i inspekcji Gostekhnadzor.

Schemat technologiczny aparatu zależny jest od składu rozdzielanej mieszaniny, wymagań co do jakości otrzymywanych produktów, możliwości obniżenia kosztów energii, przeznaczenia aparatu, jego miejsca w łańcuchu technologicznym całej instalacji i wiele innych czynników.

Proces rektyfikacji mieszanin ciekłych realizowany jest w instalacjach rektyfikacyjnych składających się z kilku urządzeń. Rozważmy zasadę rozdzielania mieszaniny dwuskładnikowej poprzez rektyfikację na przykładzie działania podobnej instalacji (ryc. 10.1). Rozdzielana mieszanina jest w sposób ciągły wprowadzana do kolumny destylacyjnej przez wlot umieszczony nieco powyżej środka korpusu kolumny. Wprowadzona płynna mieszanina jest opuszczana poprzez urządzenia kontaktowe (płyty) do dolnej części kolumny, zwanej sześcianem. Para unosi się w kierunku przepływu cieczy, co wynika z wrzenia cieczy w sześcianie kolumny. Powstałe pary zawierają głównie NCC i trochę VKK. Kiedy para wchodzi w interakcję z cieczą na półkach kolumny, VCC skrapla się i jest przenoszony w dół kolumny przez przepływ cieczy. W związku z tym ilość NCC. Zatem w miarę unoszenia się oparów stają się one wzbogacane NCC, natomiast spływająca ciecz staje się bogatsza VKK.

Mieszanka początkowa ze zbiornika pośredniego 1 podawana jest za pomocą pompy odśrodkowej 2 do wymiennika ciepła 3, gdzie jest podgrzewana do temperatury wrzenia. Ogrzaną mieszaninę przesyła się do rozdzielenia do kolumny destylacyjnej 5 na płytę zasilającą, gdzie skład cieczy jest równy składowi mieszaniny pierwotnej. Spływająca po kolumnie ciecz oddziałuje z unoszącą się parą powstającą podczas wrzenia cieczy dennej w kotle 4. Początkowy skład pary jest w przybliżeniu równy składowi pozostałości dennej, tj. jest ona zubożona w składnik lotny. W wyniku wymiany masy z cieczą para zostaje wzbogacona w składnik wysoce lotny

Ryż. 10.1. Schemat ideowy jednostki destylacyjnej:

1 - pojemnik na mieszaninę początkową; 2, 9 - pompy; 3- wymiennik ciepła - podgrzewacz surowca; 4 – kocioł; 5 – kolumna destylacyjna; 6 – chłodnica zwrotna; 7 – lodówka destylatu; 8 – pojemnik do zbierania destylatu; 10 – nadal chłodnica cieczy; 11 – pojemnik na płyn niegazowany.

W celu pełniejszego wzbogacenia górna część kolumny jest nawadniana zgodnie z zadanym współczynnikiem refluksu cieczą (refluksem), którą uzyskuje się w chłodnicy zwrotnej 6 poprzez skraplanie pary opuszczającej kolumnę. Część kondensatu usuwana jest z chłodnicy zwrotnej w postaci gotowego produktu separacji – destylatu, który jest schładzany w wymienniku ciepła 7 i kierowany do zbiornika pośredniego 8.

Z dolnej części kolumny pompa 9 w sposób ciągły usuwa ciecz denną – produkt wzbogacony w składnik nielotny, który jest schładzany w wymienniku ciepła 10 i przesyłany do zbiornika 11.

Zatem w kolumnie destylacyjnej prowadzony jest ciągły, nierównowagowy proces rozdziału początkowej mieszaniny binarnej na destylat o dużej zawartości składnika silnie lotnego i pozostałość podestylacyjną wzbogaconą w składnik wysoce lotny.

Rektyfikacja mieszanin wieloskładnikowych, które są częstsze w praktyce niż mieszanin dwuskładnikowych, przebiega według omówionego powyżej schematu, chociaż liczba stosowanych urządzeń jest coraz większa.

W instalacjach destylacyjnych stosuje się głównie dwa rodzaje aparatów: kolumny ze schodkowym kontaktem fazowym (płytowym) i ciągłym (foliowym i pakowanym).

Rektyfikację mieszanin wieloskładnikowych można prowadzić w różnej kolejności, stosując wiele kolumn prostych (o jedną mniej niż liczba składników mieszaniny wyjściowej) i jedną kolumnę złożoną.

Do procesu rektyfikacji wykorzystuje się głównie kolumny płytowe. Instalują poziome płyty z urządzeniami zapewniającymi dobry kontakt cieczy z parą.

Średnicę kolumny określa się w zależności od wydajności instalacji oraz prędkości pary w kolumnie, którą dobiera się w zakresie 0,6 – 1,0 SM. Stosuje się kolumny destylacyjne o różnej wielkości: od małych kolumn o średnicy 300 - 400 mm po instalacje wysokowydajne, z kolumnami o średnicach 6, 8, 10, 12 m i większych.

Wysokość kolumny zależy od liczby płyt i odległości między nimi. Im mniejsza odległość między płytami, tym niższa kolumna. Jednakże w miarę zmniejszania się odległości między tacami wzrasta porywanie rozprysków i istnieje niebezpieczeństwo przedostania się cieczy z tac dolnych do tac górnych, co znacznie zmniejsza wydajność. instalacje. Odległość pomiędzy tacami przyjmuje się zazwyczaj w zależności od średnicy kolumny, biorąc pod uwagę możliwość naprawy i oczyszczenia kolumny. Poniżej podano zalecane odległości pomiędzy półkami kolumn destylacyjnych w zależności od ich średnicy:

średnica kolumny, mm do 800, 800 - 1600, 1600 - 2000

Odległość między płytami, mm 200 -350, 350 - 400, 400 - 500

średnica kolumny, mm od 2000 - 2400 i powyżej 2400

Odległość między płytami, mm 500 - 600, ponad 600.

Liczbę tac w kolumnie destylacyjnej lub wysokość wypełnienia określa się na podstawie obliczeń technologicznych; zależy to od właściwości fizykochemicznych rozdzielanych składników, wymaganej czystości separacji i wydajności. dania. Zazwyczaj kolumny destylacyjne mają 10–30 płyt, ale kolumny do rozdzielania mieszanin o podobnych temperaturach wrzenia mają setki płytek i odpowiednio mają wysokość do 30–90 M.

Kolumny destylacyjne zwykle pracują pod ciśnieniem atmosferycznym lub niewielkim nadciśnieniem. Kolumny próżniowe i kolumny pracujące pod podwyższonym ciśnieniem mają ograniczone zastosowanie. Rektyfikację w próżni stosuje się, gdy chcemy obniżyć temperaturę w kolumnie, co jest konieczne przy oddzielaniu składników o wysokiej temperaturze wrzenia lub substancji niestabilnych w wysokich temperaturach. Rektyfikacja pod podwyższonym ciśnieniem służy do oddzielania gazów skroplonych i cieczy o wysokiej lotności.

Alkohole stały się integralną częścią naszego życia. I nie chodzi tu tylko o alkohol. Otrzymuje się go w drodze fermentacji, a następnie destylacji. Często ludzie błędnie myślą, że rektyfikacja to destylacja po raz drugi. W rzeczywistości jest to wielokrotne przepuszczanie płynów zawierających alkohol w specjalnych kolumnach. W wyniku spotkania dwóch strumieni – cieczy i pary – otrzymuje się czysty alkohol. Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo, czym jest sprostowanie.

Alkohol i jego właściwości

Ale najpierw dowiedzmy się, czym jest alkohol. Słowo to zostało zapożyczone z łaciny i oznacza „duch”. Jeśli zostaną spełnione wszystkie normalne warunki, będzie to bezbarwna, przezroczysta ciecz o ostrym smaku i charakterystycznym aromacie. Czysty alkohol będzie się wahał od 95,6 do 100% ABV.

Ludzkość zna napoje alkoholowe od dawna, podobnie jak sfermentowany sok z naturalnych jagód i owoców. Wtedy były to napoje o niskiej zawartości alkoholu. Ale wraz z rozwojem wiedzy chemicznej ludzie otrzymywali coraz więcej mocnych napojów. Jednak dopiero pod koniec XVIII wieku udało im się uzyskać 100% rektyfikowany alkohol. Autorem wynalazku był rosyjski chemik T. E. Lovitz.

Co to jest sprostowanie

Słowo to przyszło do naszego języka z łaciny i oznacza korektę, prostowanie. Jest to jedna z metod stosowanych w przemyśle, laboratoriach czy w domu do rozdzielania zmieszanych cieczy.

Proces rektyfikacji opiera się na różnicy w rozkładzie zmieszanych składników pomiędzy frakcją parową i ciekłą. Podczas tego procesu strumień pary przesuwa się w kierunku przepływu cieczy, stykają się one ze sobą, wymieniając ciepło i masę, aż do momentu osiągnięcia równowagi w układzie. Wszystko to dzieje się w specjalnym urządzeniu zwanym aparatem kolumny destylacyjnej.

Podczas spotkania strumieni wznoszący się strumień pary pochłania wszystkie składniki lotne, a przepływająca ciecz te mniej lotne. Podobnie jak w procesie destylacji, innym procesie produkcji alkoholu, koszty energetyczne rektyfikacji są takie same, ale ekstrakcja pożądanego składnika (w naszym przypadku alkoholu) jest znacznie wydajniejsza. Na tym właśnie polega sprostowanie.

Aby ciecz i para skuteczniej współdziałały, w instalacjach stosuje się elementy kontaktowe - płyty lub dysze. Zwiększają efektywność i obszar interakcji pomiędzy dwoma nadchodzącymi przepływami. Zasada ich działania jest następująca: para unosząca się ku górze przechodzi przez element stykowy i zgromadzoną na nim ciecz, intensywniej wymieniając masę i ciepło. Im więcej elementów zostanie zainstalowanych w projekcie, tym szybciej zostanie osiągnięta równowaga pomiędzy frakcją parową i ciekłą.

Czym różni się rektyfikacja od procesu destylacji, omówiono w poniższej tabeli.

Różnica między rektyfikacją a destylacją

Różnica	Destylacja	Rektyfikacja alkoholu
Wynikowa moc napoju	W zależności od liczby destylacji i jakości aparatu może wahać się od 40 do 65 obr./min.	Może osiągnąć 96 obr./min.
Jakość napoju	Zapach i posmak użytych surowców zostają zachowane.	Alkohol rektyfikowany, bez innych zanieczyszczeń.
Otrzymywanie czystych frakcji	Wyjątkowo słaba jakość separacji, substancje się mieszają i nie ma sposobu, aby to poprawić.	Jeśli istnieją substancje wrzące w różnych temperaturach, wówczas wynik będzie czysty.
Usuwanie substancji szkodliwych dla zdrowia	Do wysokiej jakości usuwania olejów fuzlowych wymagane są co najmniej dwie destylacje.	Jeśli zastosowane zostaną wszystkie technologie, zostaną one całkowicie usunięte.
Straty alkoholu	Nawet jeśli będą przestrzegane wszystkie zasady, odzyskane zostanie jedynie 80% całkowitej kwoty.	Praktycznie żadnych strat. Tylko 1 do 3% może zostać utracone.
Niebezpieczeństwo wybuchu i pożaru	Urządzenie jest dość proste, ale nadal istnieje ryzyko.	Sprzęt jest dość skomplikowany, a jeśli popełni się błąd, możliwa jest eksplozja.

Sprzęt do rektyfikacji

W procesie tym można zastosować dwa rodzaje sprzętu: urządzenia ciągłe i wsadowe. Pierwszy typ stosowany jest w przemyśle, ponieważ do regulacji pracy wykorzystuje się automatyzację - kosztowną i złożoną. W laboratoriach stosuje się drugi, prostszy i tańszy rodzaj sprzętu. Zawiera podstawowe środki do regulacji ekstrakcji - termometr i manometr do pomiaru zmian ciśnienia na kolumnie.

Budowa kolumny destylacyjnej

Klasyczny schemat wygląda tak. Na kostce odparowującej zainstalowana jest kolumna pionowa (zwana także szufladą) oraz chłodnica zwrotna z wyłącznikiem krańcowym. Instalacja ta nie wymaga skomplikowanych mechanizmów, wystarczy kran, wziernik, termometr, a czasem regulator mocy.

Należy pamiętać, że im większa wysokość kolumny, tym intensywniejsza będzie wymiana masy i ciepła pomiędzy obydwoma strumieniami. A rektyfikacja alkoholu będzie lepsza.

Zasada działania kolumny

Kostka jest napełniana maksymalnie do dwóch trzecich jej objętości mieszaniną zawierającą alkohol, sprawdzana jest szczelność połączeń, zamykany jest kran i dostarczany jest element chłodzący (najczęściej woda). Dopiero teraz możesz włączyć ogrzewanie.

Warto wiedzieć: nigdy nie należy zamykać jednocześnie dwóch armatury (prostowania wyciągu i dopływu wody), gdyż może to spowodować, że kolumna po prostu eksploduje pod wpływem powstałego nadciśnienia!

Grzałka doprowadza płyn wlany do kostki do wrzenia, a powstająca para unosi się. Następnie, gdy znajdzie się w chłodnicy zwrotnej, skrapla się i spływa po ściankach, ponownie stykając się z nową parą unoszącą się do góry. Uderza ponownie w grzejnik, zamienia się w parę i proces się powtarza.

Po pewnym czasie para i ciecz dochodzą do równowagi, a w górnej części gromadzi się frakcja o niskiej temperaturze wrzenia (metanol). Na dole - z wysokim (oleje fuzlowe). Teraz można je wybrać.

Równowagę określa się utrzymując temperaturę przez 10 minut. Do tego momentu nie musisz dotykać urządzenia.

Jednostka wyboru kolumny

Co to jest węzeł selekcji? Najczęściej jest to mała strona, która zwalnia, zapobiegając odpływowi flegmy (cieczy skondensowanej z pary). Jeśli otworzysz kran jednostki selekcyjnej, zatrzymana flegma wpłynie do lodówki, zamieniając się w rektyfikowany alkohol.

Ta sama ciecz, która nie pozostała na boku, spływa dalej w dół, powtarzając cykl ponownie. W instalacjach przemysłowych istnieje możliwość ustawienia stosunku rektyfikatora do refluksu, który jest zwracany (stosunek refluksu) za pomocą kranu. Od tej liczby zależy czystość i zawartość procentowa alkoholu. Im wyższy, tym czystszy alkohol.

Zdarza się, że dochodzi do tak nieprzyjemnego zjawiska jak zadławienie kolumny destylacyjnej. O tym, że tak się stało, świadczy silny bulgot wewnątrz samej konstrukcji. Przyczyn powodzi może być kilka; przyjrzyjmy się im.

Kiedy kolumna się dławi

Maksymalna prędkość ruchu pary w każdym projekcie jest inna. Po osiągnięciu tego poziomu flegma spowalnia swój ruch w sześcianie, a następnie może całkowicie się zatrzymać. Jego nagromadzenie w części rektyfikacyjnej powoduje zatrzymanie procesu wymiany ciepła i masy. Rezultatem jest spadek ciśnienia (często bardzo gwałtowny) i pojawienie się zewnętrznego hałasu.

Przyczyny zadławienia:

najczęściej jest to ogrzewanie powyżej dopuszczalnego poziomu;
kostka jest przepełniona lub zatkana cząstkami kompozycji zawierającej alkohol;
na wyżynach główną przyczyną jest niskie ciśnienie atmosferyczne;
skok napięcia, dzięki któremu wzrasta moc elementu grzejnego;
awarie i błędy projektowe.

Teraz już wiesz, co to jest sprostowanie. Powstały w tym procesie alkohol ma ostry smak (zwany alkoholem przemysłowym). Można go stosować do celów technicznych, ale w przemyśle spożywczym będzie wymagał dalszej rafinacji – rozcieńczania, filtrowania i parzenia.

Dla lepszego oczyszczenia powstałe surowce poddawane są procesowi karbonizacji (przechodzeniu przez węgiel aktywny). W wyniku tej procedury alkohol stanie się „miękki” i (niewielka jego ilość zawsze trafi do alkoholu, nawet jeśli zastosowaliśmy proces selekcji frakcyjnej) zostanie związany przez węgiel. W rzeczywistości jest to klasyczna procedura przygotowania słynnej rosyjskiej wódki.

Po przeprowadzeniu procedur rozcieńczania i karbonizacji napój należy odpocząć. Wystarczy pozostawić go w szklanym pojemniku na kilka dni. Wódka będzie płynniejsza, a jeśli nie przesadzisz, nie będziesz mieć kaca.

Sprostowanie to metoda rozdzielania składników mieszaniny, oparta na właściwości wrzenia składników danej mieszaniny w różnych temperaturach.

Rektyfikacja to proces rozdzielania mieszanin dwuskładnikowych, wieloskładnikowych lub ciągłych na praktycznie czyste składniki lub ich mieszaniny (frakcje), różniące się temperaturami wrzenia (dla mieszanin binarnych i wieloskładnikowych) lub okresami wrzenia (dla mieszanin ciągłych).

Analiza produktów naftowych pod kątem zawartości poszczególnych węglowodorów i ich klas pokazuje, że ropa naftowa i jej frakcje stanowią złożoną mieszaninę wieloskładnikową. Liczba składników w oleju przekracza 2000. Ze względu na dużą liczbę składników olej uważany jest za mieszaninę ciągłą, a jego skład wyraża krzywa rzeczywistych temperatur wrzenia (TBC), która ma gładki, ciągły charakter.

Dlatego proces rektyfikacji polega na przenoszeniu masy zachodzącym w obu kierunkach pomiędzy dwiema fazami mieszaniny, z których jedna jest cieczą, a druga parą. Inaczej mówiąc, jest to wielokrotnie powtarzające się oddziaływanie kontaktowe faz nierównowagowych w postaci ciekłego oleju i pary.

Proces rektyfikacji zachodzi w wyniku kontaktu strumieni pary i cieczy. W tym przypadku niezbędnym warunkiem jest wzajemne przemieszczanie się pary i cieczy na wysokości (długości) aparatu destylacyjnego. Siłą napędową wymiany ciepła i masy pomiędzy parą a cieczą w aparacie jest różnica temperatur na wysokości (długości) aparatu.

Rodzaje płyt destylacyjnych

Kolumna destylacyjna jest jednym z centralnych aparatów instalacji technologicznej do pierwotnego przerobu ropy naftowej lub produktów naftowych. Zastosowanie tej aparatury spowodowane jest koniecznością zastosowania prostej metody rozdziału oleju lub jego produktów na frakcje w zależności od ich temperatury wrzenia. Metoda ta nazywana jest rektyfikacją, a aparatura do przeprowadzania tego procesu nazywana jest kolumną destylacyjną.

Ale jedna kolumna destylacyjna nie jest w stanie sprostać zadaniom oddzielania frakcji. W rafineriach ropy naftowej kolumna jest ściśle połączona z wieloma innymi urządzeniami - pompowaniem, wymianą ciepła, piecem, separacją.

Najwygodniej jest zilustrować zasadę działania aparatu destylacyjnego na przykładzie kolumny z płytkami w kształcie kołpaka.

Kolumny destylacyjne

Wymiana ciepła i masy pomiędzy przeciwprądowo poruszającymi się nierównowagowymi fazami parowymi i ciekłymi w komorach rektyfikacyjnych odbywa się na urządzeniach kontaktowych (CD), które często nazywane są „płytami”.

W kolumnach destylacyjnych przepływ pary irygacyjnej wytwarzany jest przez elementy grzejne (piec, dopływ przegrzanej pary wodnej), a przepływ cieczy przez urządzenia kondensacyjne (nawadnianie z obiegiem zimnym).

W wyniku oddziaływania fazy parowej i ciekłej w HRSG, zgodnie z prawami termodynamicznej równowagi para-ciecz, faza parowa zostaje wzbogacona w składniki niskowrzące, a faza ciekła w składniki wysokowrzące . Dlatego to KU w dużej mierze decyduje o ogólnej wydajności procesu separacji.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku kolumn olejowych, a w szczególności w przypadku kolumn AVT, można zidentyfikować szereg charakterystycznych cech:

bardzo wysoka wydajność surowców (do 1000 m 3 / h dla kolumny atmosferycznej);
Ciepło dostarczane jest do układu separacji poprzez ogrzewanie ogniowe surowca w piecu rurowym (kolumny główne i próżniowe AVT), wtrysk przegrzanej pary wodnej (prawie wszystkie kolumny) i cyrkulację „gorącego strumienia” (kolumna górna AT);
ta ostatnia okoliczność wiąże się z zastosowaniem specjalnych stref separacji w celu oddzielenia fazy gazowej i ciekłej;
Schemat rektyfikacji obejmuje oddalone sekcje strippingu oraz nawadnianie obiegowe, co sugeruje możliwość zorganizowania bocznych poborów fazy ciekłej i dostaw zarówno fazy parowej, jak i ciekłej w HRSG w kilku punktach na wysokości kolumny.

Przy okazji, przeczytaj też ten artykuł: Kolumna próżniowa

Cechy te muszą być brane pod uwagę przy wyborze konstrukcji urządzeń stykowych przy projektowaniu jednostek separacji oleju.

Zasada działania kolumny destylacyjnej

Konstrukcja kolumny destylacyjnej to pionowy cylindryczny zbiornik o zmiennym lub stałym przekroju poprzecznym, który służy do fizycznego rozdzielenia mieszaniny węglowodorów i uzyskania w wyniku rektyfikacji wymaganych produktów naftowych o określonej jakości.

W kolumnie pary przemieszczają się w górę z płyty na płytę na skutek różnicy ciśnień w przestrzeni odparowania i na górze kolumny. Ciecz spływa po tacach i ociekaczach pod wpływem siły ciężkości.

Kolumnę destylacyjną można podzielić na 3 części funkcjonalne:

Sekcja zatężania – zlokalizowana nad miejscem wprowadzenia surowców do aparatury
Sekcja paszowa – w środku kolumny podawane są surowce na talerz z jedzeniem
Sekcja odpędowa – zlokalizowana poniżej punktu wprowadzenia surowca

Sekcja zasilania kolumnowego

Sekcja koncentracji

Sekcja striptizowa

Aby proces rektyfikacji mógł nastąpić, temperatura oleju musi być niższa od temperatury dostarczanej pary. Konsekwencja ta wynika z właściwości układu równowagi. Gdyby temperatura oleju była równa lub niższa od temperatury pary, proces rektyfikacji byłby niemożliwy.

Proces rektyfikacji można przeprowadzić wyłącznie dla mieszanin o różnych temperaturach wrzenia, aby umożliwić zajście procesu separacji dyfuzyjnej. Aby to zrobić, ciecz przemieszcza się z góry na dół, a para z dołu do góry, aby zapewnić najlepszy kontakt i interakcję faz.

Klasyfikacja kolumn destylacyjnych

Urządzenia kolumnowe można podzielić w zależności od procesu technologicznego:

Destylacja atmosferyczna i próżniowa (oleju i oleju opałowego);
Wtórna destylacja benzyny;
Stabilizacja ropy naftowej, kondensatów gazowych, niestabilnych benzyn;
Frakcjonowanie rafinerii, ropy naftowej i gazów ziemnych;
Destylacja rozpuszczalników podczas procesów oczyszczania oleju;
Separacja produktów termodestrukcyjnych i katalitycznych procesów przerobu surowców naftowych, gazów itp.;

Przy okazji, przeczytaj też ten artykuł: Dysze o przepływie krzyżowym (CFL)

Rodzaje urządzeń kontaktowych do kolumn destylacyjnych

Aby przeprowadzić proces rektyfikacji w urządzeniach kolumnowych, należy zastosować urządzenia stykowe:

Załączniki;
W kształcie dysku;
Obrotowy.

Kolumny obrotowe nie są powszechnie stosowane, natomiast dużą popularnością cieszą się kolumny płytowe i wypełnione.

Płytka z urządzeniami kontaktowymi nasadki

Wideo: konstrukcja i działanie kolumny destylacyjnej

MOŻE BYĆ ZAINTERESOWANY:

W Rafinerii Atyrau rozpoczęto prace rozruchowe w Kompleksie Rafinerii Deep Oil W rafinerii Gazprom Neft w Moskwie zainstalowano kolumnę do destylacji próżniowej Euro+. Rafineria Atyrau przerobiła w 2017 roku 4 723 647 ton ropy i przekroczyła plan o 1,6% Państwa OPEC osiągnęły porozumienie w sprawie wydobycia ropy w tym roku

Rektyfikacja to jeden z najważniejszych procesów technologicznych w przemyśle alkoholowym i naftowym. Obecnie rektyfikacja jest coraz częściej stosowana w różnych obszarach technologii chemicznej, gdzie istotna jest izolacja składników w ich czystej postaci (w produkcji syntez organicznych, izotopów, polimerów, półprzewodników i różnych innych substancji o wysokiej czystości). Procesy destylacji prowadzone są okresowo lub w sposób ciągły pod różnymi ciśnieniami: pod ciśnieniem atmosferycznym, pod próżnią (w celu rozdzielenia mieszanin substancji wysokowrzących), a także pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego (w celu rozdzielenia mieszanin o charakterze gazowym w normalnej temperaturze). Pełniejszy, ekonomiczny i przejrzysty rozdział mieszanin na składniki uzyskuje się w procesach rektyfikacji prowadzonych w aparaturze - kolumnach destylacyjnych.

Proces rektyfikacji odbywa się poprzez wielokrotny kontakt nierównowagowych faz ciekłych i parowych zbliżających się do siebie w aparacie.

Kiedy fazy oddziałują na siebie, następuje między nimi wymiana masy i ciepła, co wynika z tendencji układu do osiągania stanu równowagi. W wyniku każdego kontaktu składniki ulegają redystrybucji pomiędzy fazami: para jest nieco wzbogacona w NCC, a ciecz jest nieco wzbogacona w VCC. Powtarzający się kontakt prowadzi do prawie całkowitego oddzielenia mieszaniny początkowej.

Oprócz wymagań wymienionych powyżej urządzenia do destylacji muszą również spełniać wymagania norm państwowych, standardów departamentalnych i inspekcji Gostekhnadzor.

Proces rektyfikacji mieszanin ciekłych realizowany jest w instalacjach rektyfikacyjnych składających się z kilku urządzeń. Rozważmy zasadę rozdzielania mieszaniny dwuskładnikowej poprzez rektyfikację na przykładzie działania podobnej instalacji (ryc. 10.1). Rozdzielana mieszanina jest w sposób ciągły podawana do kolumny destylacyjnej przez wlot umieszczony nieco poniżej środka korpusu kolumny. Wprowadzona płynna mieszanina jest opuszczana poprzez urządzenia kontaktowe (płyty) do dolnej części kolumny, zwanej sześcianem. Para unosi się w kierunku przepływu cieczy, co wynika z wrzenia cieczy w sześcianie kolumny. Powstałe pary zawierają głównie NCC i trochę VKK. Kiedy para wchodzi w interakcję z cieczą na półkach kolumny, VCC skrapla się i jest przenoszony w dół kolumny przez przepływ cieczy. W związku z tym ilość NCC. Zatem w miarę unoszenia się oparów stają się one wzbogacane NCC, natomiast spływająca ciecz staje się bogatsza VKK.

Ryż. 10.1. Schemat ideowy jednostki destylacyjnej:

Z dolnej części kolumny pompa 9 w sposób ciągły usuwa ciecz denną – produkt wzbogacony w składnik nielotny, który jest schładzany w wymienniku ciepła 10 i przesyłany do zbiornika 11.

W instalacjach destylacyjnych stosuje się głównie dwa rodzaje aparatów: kolumny ze schodkowym kontaktem fazowym (płytowym) i ciągłym (foliowym i pakowanym).

Do procesu rektyfikacji wykorzystuje się głównie kolumny płytowe. Instalują poziome płyty z urządzeniami zapewniającymi dobry kontakt cieczy z parą.

średnica kolumny, mm do 800, 800 - 1600, 1600 - 2000

Odległość między płytami, mm 200 -350, 350 - 400, 400 - 500

średnica kolumny, mm od 2000 - 2400 i powyżej 2400

Odległość między płytami, mm 500 - 600, ponad 600.

Powiązana informacja.

Przygotowanie bimbru i alkoholu na własny użytek
całkowicie legalne!

Po rozpadzie ZSRR nowy rząd zaprzestał walki z bimberem. Zniesiono odpowiedzialność karną i kary pieniężne, a z Kodeksu karnego Federacji Rosyjskiej usunięto artykuł zakazujący wytwarzania w domu wyrobów zawierających alkohol. Do dziś nie ma ani jednego prawa, które zabraniałoby mi i Państwu uprawiania naszego ulubionego hobby – przygotowywania alkoholu w domu. Świadczy o tym ustawa federalna z dnia 8 lipca 1999 r. nr 143-FZ „W sprawie odpowiedzialności administracyjnej osób prawnych (organizacji) i indywidualnych przedsiębiorców za przestępstwa w zakresie produkcji i obrotu alkoholem etylowym, produktami alkoholowymi i zawierającymi alkohol ” (Ustawodawstwo zebrane Federacji Rosyjskiej, 1999, nr 28, art. 3476).

Wyciąg z prawa federalnego Federacji Rosyjskiej:

„Skutki tej ustawy federalnej nie mają zastosowania do działalności obywateli (osób fizycznych) wytwarzających produkty zawierające alkohol etylowy do celów innych niż sprzedaż”.

Bimbrownictwo w innych krajach:

W Kazachstanie zgodnie z Kodeksem Republiki Kazachstanu dotyczącym wykroczeń administracyjnych z dnia 30 stycznia 2001 r. N 155, przewidziana jest następująca odpowiedzialność. Zatem zgodnie z art. 335 „Produkcja i sprzedaż domowych napojów alkoholowych” nielegalna produkcja bimbru, czaczy, wódki morwowej, zacierów i innych napojów alkoholowych w celu sprzedaży, a także sprzedaż tych napojów alkoholowych, polega na karę pieniężną w wysokości trzydziestu miesięcznych indeksów kalkulacyjnych z konfiskatą napojów alkoholowych, aparatury, surowców i sprzętu do ich wytwarzania, a także pieniędzy i innych przedmiotów wartościowych uzyskanych z ich sprzedaży. Prawo nie zabrania jednak przygotowywania alkoholu na własny użytek.

Na Ukrainie i Białorusi rzeczy są inne. Artykuły nr 176 i nr 177 Kodeksu wykroczeń administracyjnych Ukrainy przewidują nałożenie kar pieniężnych w wysokości od trzech do dziesięciu wolnych od podatku płac minimalnych za produkcję i przechowywanie bimbru bez celu sprzedaży, za przechowywanie urządzeń* do jego produkcji bez celu sprzedaży.

Artykuł 12.43 powtarza tę informację niemal dosłownie. „Produkcja lub nabycie mocnych napojów alkoholowych (bimber), półproduktów do ich produkcji (zacieru), przechowywanie aparatury do ich produkcji” w Kodeksie wykroczeń administracyjnych Republiki Białorusi. Klauzula nr 1 stanowi: „Wytwarzanie przez osoby fizyczne mocnych napojów alkoholowych (bimber), półproduktów do ich produkcji (zacieru), a także przechowywanie urządzeń* służących do ich produkcji, grozi upomnieniem albo karą pieniężną do pięciu jednostek podstawowych z konfiskatą określonych napojów, półproduktów i urządzeń.”

*W dalszym ciągu można kupić fotosy bimbru do użytku domowego, gdyż ich drugim przeznaczeniem jest destylacja wody i pozyskiwanie składników do naturalnych kosmetyków i perfum.