§ 13.3. Принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки

На рис. 13.9 представлена принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия. Исходная смесь, подлежащая ректификации, из емкости / насосом 2 подается в напорный бак 4, откуда самотеком поступает в подогреватель 5 или трубчатую печь 6 — в зависимости от температуры кипения смеси. Если имеется регулятор давления 3, то напорный бак в схеме может отсутствовать.

В подогревателе 5 (или печи 6) исходная смесь нагревается до кипения. В качестве подогревателей используются кожухотрубчатые теплообменники. Обогрев ведется водяным паром. Смесь подается в трубки, пар — в межтрубное пространство. Если температура кипения смеси высокая, применяется нагрев в трубчатых лечах. В этом случае смесь подается сначала в конвекционный, а затем в радиантный змеевик.

Рис. 13.9. Схема непрерывно действующей ректификационной установки: / — емкость начальной смеси;

2 — насос; 3 — регулятор давления; 4 — на­порный бак; 5 — паровой подогреватель; 6 — трубчатая печь; 7—ректифи­кационная колонна; 8 — дефлегматор; 9 — сепаратор; 10— конденсатор-холодильник;

11— смотровой фонарь; 12 — сборник ректификата; 13 — сборник высококипящего продукта (остатка)

Подогретая до кипения смесь направляется в эвапорационный объем колонны 7 (на питательную тарелку), откуда перетекает на нижележащие тарелки, на каждой из которых взаимодействует с поднимающимся вверх паром.

Для получения пара используются встроенные в куб кипятильники, выносные кипятильники или трубчатые печи. Схемы обогрева нижней (кубовой) части ректификационных колонн показаны на рис. 13.10. Как видно из рисунка, в целях обогрева могут использоваться внутренние змеевики а, в которые подается греющий пар. Выносные кожухотрубчатые теплообменники б, применяемые в качестве подогревателей (кипятильников), также обогреваются глухим паром. Иногда для нагревания куба применяются внутренние фарботеры в, в которые подается острый пар. Если невозможно обе­спечить кипение с помощью указанных способов нагрева (в случае высокой температуры кипения жидкости в кубе), используют трубчатые печи г.

,Рис. 13.10. Способы обогрева отгонной части колонны: а — внутренние змеевиковые подогреватели;

б — выносные кожухотрубчатые подогреватели;в— внутренние подогреватели барботажного типа;

г — выносные по­догреватели в виде огневых трубчатых печей; 1 — колонна; 2 — подогрева­тель;

3 — линия отвода высококипящего продукта

В верхней части колонны поднимающийся пар контактирует со стекающей вниз флегмой, увеличивает концентрацию легколетучего компонента до концентрации флегмы и покидает колонну, из верхней ее части направляясь в дефлегматор 8 (рис. 13.9). Дефлегматор представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, охлаждаемый холодной водой или другими холодильными агентами. В результате теплообмена пар конденсируется, отдавая теплоту конденсации холодному теплоносителю.

Но в дефлегматоре конденсируется только часть пара, необходимая для получения флегмы, которой орошается верхняя (укрепляющая) часть колонны. Эта флегма в сепараторе 9 отделяется от несконденсировавшегося пара и через колено (гидрозатвор) поступает на верхнюю (распределительную) тарелку для орошения колонны.

Схемы орошения верха ректификационных колонн могут быть различными (рис. 13.11). Применяется горячее и холодное орошение. При горячем орошении дефлегматор устанавливается либо непосредственно на колонне а, либо в дефлегматоре конденсируется не весь пар, а только часть его, необходимая для получения флегмы б. При холодном орошении конденсируется весь пар, и конденсат, охлаждаясь в конденсаторе-холодильнике до заданной температуры, направляется в емкость готового продукта. Из этой емкости часть продукта насосом подается в качестве флегмы на орошение верха колонны.

Горячее орошение предпочтительнее холодного по экономическим соображениям. Поэтому холодное орошение применяют редко — для высокопроизводительных колонн, расположенных на открытых площадках.

Рис. 13.11. Схема орошения колонн флегмой: а — горячее орошение с дефлегматором на колонне;

б — горячее орошение с отдельно расположенным дефлегматором; в — холодное орошение; 1 — колонна;

2 — дефлегматор; 3 — кон­денсатор-холодильник; 4 — подача флегмы; 5 — ректификат; 6 — сепаратор;

7— емкость

Несконденсировавшийся в дефлегматоре 8 (см. рис. 13.9) пар в сепараторе 9 отделяется от флегмы и поступает в конденсатор-холодильник 10, где полностью конденсируется. Получившийся ректификат охлаждается до заданной температуры. Охлаждение в конденсаторе-холодильнике обычно осуществляется водой. Ректификат через смотровой фонарь // направляется в сборник готового продукта (ректификата) 12. В сборник 13 постоянно отводится и высококипящий продукт из куба колонны (кубовый остаток).

При разделении многокомпонентных смесей, когда выделяется три и более фракции, технологическая схема усложняется. В этих случаях применяется не одна, а несколько последовательно работающих колонн.