Проведение ректификации при повышенном давлении позволяет

Повышенное давление применяется, когда компоненты при атмосферном давлении являются газами или имеют температуру кипения близкую к температуре окружающей среды.

Небольшое повышенное давление увеличивает температуру верха колонны и температуру конденсации.

Вакуум используют при высоких температурах кипения высококипящих компонентов и их склонности к разложению при нагревании.

Если повышение давления увеличивает относительную летучесть, то может быть оправданной работа при повышенном давлении.

Конденсация паров из колонны высокого давления производится в кипятильнике колонны низкого давления, при этом уменьшается расход воды и энергозатраты: исключается расход теплоносителя для подогрева куба колонны низкого давления и расход хладагента на дефлегматор колонны высокого давления.

Изменение давления по сравнению с атмосферным увеличивает металлоемкость колонны (растет толщина стенки). При повышенном давлении растет плотность и уменьшается объем паров, уменьшается диаметр колонны. Под вакуумом наоборот.

Если в колонне повышенное давление, то растет расход электроэнергии для подачи сырья (насос).

Особенности работы ректификационной колонны с вводом водяного пара.

Ввод водяного пара в ректификационную колонну обусловлен желанием снизить температуру процесса, с тем чтобы избежать разложения нефтепродукта (перегонка мазута, тяжелых нефтяных остатков и т.п.).

Во многих случаях водяной пар вводят под нижнюю тарелку отгонной части ректификационной колонны, чтобы испарить часть жидкости в низу колонны, образовать восходящий поток паров и обеспечить процесс ректификации в нижней части колонны. Особенно это практикуется в тех случаях, когда подвести тепло в низ колонны через кипятильник не представляется возможным или когда не требуется высокой четкости разделения и ввод водяного пара позволяет более просто оформить процесс ректификации.

Подвод тепла с помощью кипятильника в ряде случаев исключается, так как при высокой температуре в низу колонны может произойти термическое разложение продукта: мазута, гудрона, высококипящих дистиллятов и т.п.

При вводе в низ колонны водяного пара парциальное давление паров углеводородов снижается, что способствует испарению жидкости (ее кипению) при более низкой температуре. Тепло, необходимое для испарения жидкости, отнимается от самой жидкости, вследствие чего ее температура понижается.

Расход водяного пара обычно невелик и составляет 1,5 — 3 % массы исходного сырья. Важно, чтобы водяной пар был перегретым или сухим насыщенным, так как вследствие значительной теплоты испарения влаги наличие даже небольшого ее количества приведет к сильному охлаждению остатка и уменьшению массы паров.

Ведение процесса с водяным паром увеличивает общий объем паров и приводит к необходимости иметь колонну большего диаметра.

Способы создания орошения в колонне.

   Парциальный конденсатор.Данный способ отвода тепла заключается в том, что пары уходящие с верхней тарелки концентрационной части колонны, поступают в парциальный конденсатор, где частично конденсируются. Образовавшийся при этом поток флегмы, возвращается самотеком на верхнюю тарелку колонн в качестве орошения, а пары дистиллята отводятся из конденсатора. При таком способе образования орошения принимают, что пары дистиллята и поток флегмы, стекающий из парциального конденсатора, находятся в равновесии, т.е. парциальный конденсатор эквивалентен одной теоретической тарелке.

   Парциальный конденсатор для отвода тепла на верху ректификационных колонн обычно используют при небольшой их производительности и при сравнительно невысоких температурах верха колонны.

   Такое ограничение обусловлено трудностями размещения теплообменного аппарата большой поверхности на верху колонны.

Холодное испаряющееся орошение.

Поток паров с верхней тарелки концентрационной части колонны направляется в конденсатор, где в отличие от парциальной конденсации полностью конденсируется и охлаждается. Образовавшаяся холодная жидкость делится на поток дистиллята и поток холодного орошения, возвращаемого на верхнюю тарелку колонны. Эта холодная жидкость, состав которой равен составу дистиллята, контактирует с парами, поступающими с нижележащей тарелки. В результате этого контакта пары охлаждаются до температуры  и, частично конденсируясь, образуют поток горячего орошения, количество которого и определяет процесс ректификации. Холодное орошение, поступившее в колонну, полностью испаряется и вместе с парами дистиллята поступает в конденсатор, где отводится тепло Таким образом, холодное испаряющееся орошение непрерывно циркулирует между верхней тарелкой и конденсатором, являясь переносчиком тепла.

Однако в отличие от парциального конденсатора для эксплуатации такой схемы отвода тепла требуется установка насосов и затрачивается дополнительно энергия для подачи орошения наверх колонны.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Выбор давления в ректификационной колонне обусловлен главным образом необходимым температурным режимом: давление в колонне повышается по сравнению с атмосферным, когда необходимо повысить температуру в колонне, или понижается путем создания вакуума, когда температура в колонне должна быть снижена.

Необходимость повышения температуры, а следовательно, и давления в ректификационных колоннах возникает при разделении компонентов с низкими температурами кипения, например, при ректификации таких низкомолекулярных углеводородов, как пропан, бутан, изобутан, пентан и др.

Путем подбора соответствующего давления в ректификационной колонне обеспечивают такой температурный режим, при котором для конденсации паров ректификата в качестве охлаждающих агентов можно использовать дешевые и легко доступные хладагенты — воду и атмосферный воздух. Так, например, при получении в качестве ректификата пропана при работе колонны под атмосферным давлением температура верха ко­лонны будет равна — 42 °С, тогда как при повышении давления до 1,9 МПа она возрастет до +55 «С, что позволит использовать в конденсаторе воду.

Увеличение температуры верха колонны при соответствующем повышении в ней давления приводит к уменьшению поверхности конденсатора вследствие роста средней разности температур между конденсирующимися парами ректификата и охлаждающим агентом.

Вместе с тем при повышении давления в колонне увеличивается и температура остатка, отбираемого из низа колонны. Это приводит к увеличению поверхности кипятильника или к необходимости применения более высокотемпературного и более дорогого теплоносителя.

Кроме того, давление в ректификационной колонне может быть обусловлено также работой других аппаратов технологической установки, а также сопротивлением аппаратов и коммуникаций, расположенных после ректификационной колонны.

Понижение давления в ректификационной колонне путем создания вакуума позволяет снизить температуру в колонне, что бывает необходимо при разделении компонентов, обладающих высокими температурами кипения или термической нестабильностью. Так, например, благодаря созданию вакуума можно при температурах менее 400 «С осуществить ректификацию мазута, температура кипения которого при атмосферном давлении выше 500 оС, обеспечивая ведение процесса без заметного разложения. В случае ректификации с водяным паром применение вакуума позволяет существенно сократить расход водяного пара.

Давление системы влияет также на коэффициенты относительной летучести компонентов смеси. Для большинства смесей эта характеристика с понижением давления увеличивается. Увеличение коэффициента относительной летучести благоприятно сказывается на процессе ректификации, позволяя снизить количество орошения, уменьшить число тарелок в колонне или повысить четкость разделения компонентов.

Наиболее значительно ухудшаются условия ректификации в области высоких давлений, близких к критическому. В этом случае кривая равновесия фаз становится пологой, так как величина коэффициента относительной летучести приближается к единице.

Давление в ректификационной колонне влияет также на ее производительность. С увеличением давления удельная производительность колонны растет. Однако при этом необходима большая толщина стенки корпуса колонны, кроме того, увеличиваются затраты на перекачку сырья, орошения и др.

Из вышеизложенного следует, что величина давления в ректификационной колонне существенно влияет на ряд показателей ее работы, приводя к улучшению одних и ухудшению других. Поэтому при выборе давления в колонне в каждом конкретном случае необходимо проводить всесторонний анализ. При этом основным критерием, как правило, является обеспечение благоприятного режима.