Ректификационные установки

Возможно несколько вариантов технологических схем ректификационных установок. При этом вид таких схем зависит от фазового состояния исходной смеси, подаваемой на разделение, количества используемых колонн, числа теплообменников, их типов и ряда других факторов. Как известно [2], исходная смесь может подаваться в ректификационную колонну в жидком, паровом виде или же в виде парожидкостной смеси. Для нагрева исходных смесей перед их подачей в колонну и обогрева испарителя чаще всего используется греющий пар. Иногда с целью экономии греющего пара для подогрева исходных смесей используется теплота дистиллята или кубового остатка. При ректификации высококипящих смесей обогрев испарителя и нагрев исходной смеси может осуществляться с использованием высокотемпературных теплоносителей.

При разделении гетероазеотропных смесей ректификационные установки снабжаются аппаратами для расслаивания охлажденных дистиллятов. В случае разделения тройных и многокомпонентных смесей ректификационные установки снабжаются несколькими колоннами. При этом часто между потоками организуется рекуперативный теплообмен, что требует использования дополнительных теплообменников.

Процесс ректификации может осуществляться в непрерывном и периодическом режимах. При его поведении могут использоваться колонны различной конструкции [2, 3]. При этом они могут работать под вакуумом, при атмосферном и избыточном давлении. Схематическое изображение наиболее распространенных ректификационных колонн приведено в таблице 2.6.

При проведении процесса ректификации применяют разнообразное теплообменное оборудование схематическое, изображение которого приведено в таблице 2.4. При непрерывной ректификации в качестве испарителей кубовой жидкости (кипятильников) используются вертикальные кожухотрубчатые теплообменники. Такое расположение испарителя способствует циркуляции кубовой жидкости в контуре куб колонны - испаритель за счет термосифонного эффекта. Греющий пар подается в межтрубное пространство испарителя. В установках периодического действия часто используют горизонтальные испарители. При этом теплообменные элементы (трубчатки, змеевики) иногда размещают непосредственно в кубе ректификационных колонн.

В качестве подогревателей исходных смесей используются одноходовые или многоходовые кожухотрубчатые теплообменники. Чаще такие теплообменники располагают в вертикальном положении. При этом греющий пар, также как и в испарителях, подается в трубное пространство теплообменников.

Для конденсации паров дистиллята обычно используются горизонтальные теплообменники (конденсаторы). При этом охлаждающие агенты (чаще всего вода) подаются в трубное пространство конденсаторов, а пары дистиллята в межтрубное пространство. Конденсаторы могут быть одноходовыми и многоходовыми. Это определяется в результате технологических расчетов и зависит от наличия стандартных аппаратов.

Дистилляты на выходе из конденсаторов и кубовые остатки на выходе из колонны обычно имеют высокую температуру и их необходимо охлаждать перед подачей в приемные емкости, так как хранить нагретые жидкости (особенно органические продукты) опасно. Для охлаждения дистиллятов и кубовых остатков можно использовать вертикальные или горизонтальные кожухотрубчатые одноходовые или многоходовые теплообменники. При этом холодильники для дистиллятов чаще располагают вертикально, а холодильники кубовых остатков горизонтально. Иногда в качестве конденсаторов паров дистиллята, холодильников дистиллята и кубовых остатков применяют теплообменники воздушного охлаждения.

В Приложении 3 приведен пример технологической схемы непрерывной ректификации с применением насадочной колонны. В данном случае для нагрева исходной смеси используется вертикальный многоходовой теплообменник, а для охлаждения дистиллята и кубового остатка применяются одноходовые кожухотрубчатые теплообменники. Для конденсации паров дистиллята используется горизонтальный многоходовой теплообменник (дефлегматор, конденсатор). При этом конденсат из дефлегматора поступает в сборник дистиллята С, откуда насосом Н3 или Н4 часть его подается в ректификационную колонну в качестве флегмы, а другая его часть направляется в холодильник дистиллята Х2. На линиях подачи исходной смеси и флегмы в колонну, а также отбора кубового остатка из колонны имеются регулирующие вентили, а также показаны точки замера и контроля температуры и расхода. На линиях подачи охлаждающей воды в дефлегматор, а также в холодильники дистиллята и кубового остатка имеются как регулирующие, так и запорные вентили. На линиях отвода охлаждающей воды из данных теплообменников показаны точки контроля температуры. В верхней части колонны показана точка контроля температуры, а в кубовой части точка контроля уровня жидкости. На линиях подачи греющего пара в испаритель и в подогреватель показаны точки контроля давления.

Выпарные установки

Как известно [2 – 4], для проведения процесса выпаривания применяются аппараты различных конструкций: с сосной греющей камерой; с выносной циркуляционной трубой, с выносной греющей камерой; аппараты с восходящей и падающей пленкой; роторные выпарные аппараты и другие. Стандартные изображения выпарных аппаратов на технологических схемах приведены в таблице 2.5. При графическом изображении выпарных аппаратов на технологической схеме следует учитывать также, при каком давлении они работают (атмосферном, избыточном или под вакуумом).

Процесс выпаривания может производиться в одном или нескольких аппаратах (корпусах). Число изображаемых на технологической схеме выпарных аппаратов должно соответствовать заданию на курсовое проектирование. При многокорпусном выпаривании часть корпусов может работать при избыточном давлении, а часть под вакуумом. В силу этого, графические изображения отдельных корпусов установки могут различаться.

В Приложении 4 приведен пример технологической схемы выпарной двухкорпусной выпарной установки, в которой используются выпарные аппараты с выносной греющей камерой. При этом первый корпус данной установки работает, как правило, при давлении выше атмосферного, а второй корпус под вакуумом.

Выпарные установки, как и установки для проведения других массообменных процессов, обычно снабжаются приемными емкостями, в которые периодически загружается исходный раствор. Подачу исходного раствора из приемных емкостей в первый корпус выпарных установок, как правило, осуществляют центробежными насосами. При многокорпусном выпаривании транспортировка выпариваемых растворов между корпусами обычно осуществляется за счет перепада давления между корпусами.

Исходный раствор подается в выпарные аппараты, как правило, в подогретом виде. Для его подогрева обычно используются кожухотрубчатые одно- или многоходовые теплообменники. При этом для нагрева может быть использован свежий пар или же экстра-пар, отбираемый из первого корпуса установки.

Конденсаты, образующиеся при охлаждении свежего греющего пара в первом корпусе выпарной установки и в подогревателе исходного раствора, через конденсатоотводчики подается в линию сбора конденсата. Конденсаты же, образующиеся при охлаждении вторичных паров, могут содержать некоторое количество растворимых веществ. Их обычно подают в линию канализационных стоков.

Вторичные пары из последних корпусов подаются в барометрические конденсаторы, где они конденсируются в результате контакта с охлаждающей водой. Так как давление воды в подводящих трубопроводах существенно выше, чем в конденсаторе, то при понижении давления происходит процесс дегазации (десорбции воздуха их воды). Для осуществления этого процесса на линии подачи охлаждающей воды устанавливают расширители, из которых дегазированная вода поступает на первую полку барометрических конденсаторов, а воздух подается в паровое пространство конденсаторов.

Для отбора неконденсирующихся газов (подержания постоянного вакуума в конденсаторах), как правило, используют водокольцевые вакуумные насосы. Для улавливания уносимых капель конденсата на линии отсоса несконденсирующихся газов обычно устанавливают расширители или жидкостные циклоны.

Из конденсаторов конденсат вместе с охлаждающей водой по барометрической трубе поступает в барометрический ящик, который выполняет роль гидрозатвора. Из барометрического ящика конденсат с водой поступает в линию оборотной воды или в линию канализационных стоков.

Из последнего корпуса упаренный раствор может отводиться в одну емкость или же в две емкости. В первом случае приемная емкость все время находится при давлении близком к давлению в барометрическом конденсаторе. Это обеспечивается за счет соединения трубопроводом барометрического конденсатора с приемной емкостью. При использовании двух приемных емкостей упаренный раствор поочередно подается в эти емкости. При этом перед загрузкой они предварительно вакуумируются. После загрузки вакуум сбрасывается и производится их опорожнение. Выгрузка упаренного раствора потребителям из приемных емкостей обычно осуществляется периодически с использованием центробежных насосов.

На линиях подачи греющего пара, охлаждающей воды, исходного раствора, а также на линиях отбора упаренного раствора должны быть показаны запорные и регулирующие вентили и указаны точки контроля и замера параметров процесса. На линиях же присоединения насосов, конденсатоотводчиков и на сливных линиях должны быть показаны запорные вентили.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: