ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дистилляция из "Основы технологического проектирования производств органического синтеза" Движущей силой процесса дистилляции, как известно, является разность равновесной и рабочей концентраций компонентов смеси, выражаемая в виде среднелогарифмических величин (если линия равновесия разделяемой системы и рабочая линия — прямые) или находимая путем графического интегрирования. [c.201] Поэтому при отсутствии сведений о разделении в дистилля-ционных колоннах конкретных смесей нельзя ориентироваться только на справочные данные. По ним можно составить лищь предварительный расчет, который подлежит обязательной экспериментальной проверке. При проектировании дистилляционных колонн периодического действия иногда можно пойти на риск, миновав стадию проверки расчета на пилотной установке. Однако при этом следует учитывать возможность снижения производительности колонн из-за перехода примесей в промежуточные фракции и в готовый продукт. [c.202] Однако с увеличением удельный расход энергии в процессе дистилляции возрастает. Величина R является определяющей в расчетах этого процесса. [c.204] Возможны два предельных положения точек пересечения рабо чих линий 1) на диагонали, при этом = оо, значение п мини мально, дистиллят не отбирается 2) на кривой равновесия, при этом значение Я минимально, п = оо. [c.204] Отложив на оси у (см. рис. 65, а) В = 0,24, графически найдем п = 12, при = 6 значение В = 0,135, а п = 9 (см. рис. 65, б). [c.204] Следовательно, увеличение флегмового числа в 4 раза приводит к уменьшению п в нашем примере в 2 раза. Однако расход пара в данном конкретном случае увеличивается в 3 раза. [c.204] В рассматриваемом примере число теоретических тарелок п в колонне следует принять близким к 18, так как при этом создается резерв разделительной способности колонны, появляется возможность компенсировать ошибки при определении э.в.н. (эквивалентной высоты насадки) для насадочной колонны и к.п.д. тарелок — для тарельчатой. Вместе с тем можно предусмотреть резервы теплообменной поверхности дефлегматоров и кипятильников, паро- и водопроводов, которые могли бы обеспечить повышенное количества флегмы (в нашем примере порядка 3—4). [c.204] Кафаров приводит способы и примеры математического и графического методов расчета процессов дистилляции. [c.205] Число последовательно включаемых колонн в одних случаях устанавливают без такого анализа, исходя из допустимого остаточного давления в кипятильнике при вакуумных колоннах. В других случаях сравнивают капитальные затраты и эксплуатационные расходы на обслуживание одной колонны и двух последовательно установленных колонн. По последнему варианту расходуется дополнительное количество энергии на перекачивание смесей из одной колонны в другую, не компенсируемое меньшей высотой подъема жидкости. [c.205] В ряде процессов нефтепереработки, нефтехимии, основного органического синтеза и других капитальные и эксплуатационные расходы на процессы дистилляции составляют значительную долю общих капитальных затрат и себестоимости продукции. Например, в производстве хлорбензола капитальные затраты на установку дистилляции реакционной массы достигают 70% общих капитальных затрат, а эксплуатационные расходы на дистилляцию составляют 10—12% себестоимости готового продукта (без учета оплаты основных фондов). В производстве метанола введение оптимального режима, найденного путем математического анализа с применением счетно-решающих устройств, обеспечило повышение производительности установки и снижение эксплуатационных затрат. [c.205] Проектировщики часто пользуются упрощенными методами расчета многокомпонентных систем. На рис. 66 показана схема материальных потоков в установке разделения трехкомпонентной систе мы (компоненты а, Ь, с). В первую колонну подают смесь, содержащую 27,5 кмоль а, 9,15 кмоль Ь и 0,3 кмоль с. Температуры кипения этих компонентов при 760 мм рт. ст. равны соответственно 80 132 и 174° С. Содержание а и с в готовом продукте строго ограничено по техническим условиям и должно составлять не более 0,01 кмоль на 9 кмоль компонента Ь. Составы дистиллята первой колонны и кубового остатка второй колонны не ограничены, так как дистиллят возвращается в цикл, а из остатка выделяют и Ь, и с. Однако содержание Ь в потоке а и 6 в потоке с регламентируется (чем они ниже, тем меньше затраты на регенерацию), но небольшие колебания состава этих потоков не отражаются на качестве готового продукта и экономике производства. [c.205] При пуске установки, схема которой показана на рис. 66, нами были выполнены следующие работы проверено соответствие расчетной высоты колонны экспериментальной (при этом пришлось увеличить слой насадки и изменить конструкцию устройства для распределения поступающих жидкостей) смонтирована система автоматического регулирования подачи воды в дефлегматоры и пара в кипятильники по температуре паров и жидкости в колонне, так как при ручном управлении не удалось получить устойчивого состава дистиллятов и кубовых жидкостей. [c.207] Однако и- эти меры не обеспечили стабильность качества готового продукта. Иногда получалось а 0,01 и с 0,01 кмоль. Выяснилось, что разность температур кипения жидкостей с нормальным содержанием а и с и при их концентрации, незначительно отличающейся от нормы, настолько мала, что не регистрируется пневматическими термометрами с точностью измерения 2° С. Поэтому установили более точные термометры сопротивления (погрешность 0,75° С) на расстояниях Я] и Яг от уровня насадки, примерно равных эквивалентной высоте насадки одной теоретической тарелки. На установках, где были использованы эти приемы, нарушений в работе колонн не было. [c.207] Наибольшие трудности для проектировщика представляет переход от теоретических тарелок к реальным. Применение методов расчета числа теоретических тарелок дает более или менее точные результаты (при использовании экспериментальных данных, полученных в лаборатории для построения кривых равновесия), которые могут быть проверены в лабораторных колоннах на стандартных смесях (бензол — толуол и др.). Непосредственное определение ЭВН или к. п. д. по общим уравнениям массопередачи без экспериментальной проверки работы колонны может привести к крупным ошибкам. В этом случае нужны промышленные или опытно-промышленные испытания колонн, коэффициент масштабирования которых по производительности рбычно равен 1 10. [c.207] При разделении анилина и воды в промышленной колонне , работавшей при атмосферном давлении (Я = 9,75 м, d = 0,46 м, диаметр колец 25,4жж, высота насадки 9,15ж), значение ЭВН составило 1,65—1,80 М] число теоретических тарелок 5,1—5,5. По расчету ЭВН в промышленной колонне должна была составить 0,458, в лаборатории она изменялась от 0,3 до 0,6 м. [c.207] Для вакуум-дистилляционных колонн большое, а иногда и решающее значение имеет перепад давления между кипятильником и дефлегматором чем меньше этот перепад, тем ниже температура кипения смеси в кипятильнике. Иногда из-за этого вместо одной колонны приходится последовательно устанавливать две. [c.208] Плотность паров при вакуум-дистилляции уменьшается в 20— 100 раз по сравнению с их плотностью в атмосферных условиях увеличение же скорости паров допускается всего в 2—3 раза. Для насадочных колонн любого типа это связано с изменением гидростатического режима по высоте колонны, что неизбежно приводит к увеличению ЭВН, расстояния между тарелками и др. Так, в одном из цехов расстояние между тарелками вакуум-дистилляцион-ной колонны составляет 200 мм, к. п. д. колонны из-за уноса жидкости с одной тарелки на другую составляет всего 25%. [c.208] Ошибки в определении числа реальных тарелок в колоннах также довольно часты при их проектировании. Установка для ректификации спирта на одном из заводов оборудована тарельчатыми колоннами с расстоянием между тарелками 178—180 мм. Оказалось что при удалении из колонны половины тарелок (через одну) ее разделительная способность (к.п.д.) не изменится, а производительность повысится на 70%. Такие выводы сделаны и в отношении колонн с ситчатыми тарелками. [c.208] Основные ошибки при определении к. п. д. тарельчатых колонн— занижение расстояний между тарелками. На одном из зарубежных производств стирола установлены тарельчатые колонны диаметром 4 ж в исчерпывающей части и 5 м в укрепляющей части, работающие при остаточном давлении 40 мм рт. ст. (в верхней части). Число тарелок 46, расстояние между тарелками 800лии, скорость паров в исчерпывающей части 0,8—1,5, в укрепляющей— 2,5—3,2 м/сек. В конструкции этих колонн учтены все особенности вакуумной дистилляции исключен унос жидкости с нижних тарелок на верхние, применены тарелки вместо насадки, изменяется диаметр колонны по мере увеличения линейной скорости паров из-за падения остаточного давления (на 300— 400 мм рт. ст.). [c.208] Вернуться к основной статье