Эксплуатация ректификационных колонн. Пошаговая инструкция работы на ректификационной и бражной колонне Лабораторная работа испытание ректификационной колонны периодического действия

Цель работы:

Исследование работы лабораторной насадочной колонны периодического действия при максимальном (полном) и рабочем орошениях.

Определение числа ступеней изменения концентрации (теоретических тарелок) в колонне при различных режимах её работы.

Определение высоты насадки, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ).

Определение коэффициента орошения.

Определение температуры верха и низа колонны.

1. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рисунок 1) включает насадочную колонну 1, колбонагреватель 2, обратный конденсатор – холодильник 3 и холодильник дистиллята 4. В качестве насадки в колонне используются металлические спиральки. Для обеспечения адиабатности процесса ректификации колонна имеет боковой электрообогрев 5. Инлатром 6. Куб колонны 1, помещенный в колбонагреватель, имеет пробоотборник кубового остатка 7. Для конденсации паровой фазы служит конденсатор – холодильник 3. Отбор дистиллята регулируется краном 8. Отбираемый дистиллят охлаждается в холодильнике 4 и поступает приемник 9. Для поддержания атмосферного давления в колонне предназначен воздушник 10.

1- ректификационная колонна; 2 – колбонагреватель; 3 – обратный конденсатор – холодильник; 4 – холодильник дистиллята; 5 – боковой электрообогрев; 6 – ЛАТР; 7 – пробоотборник; 8 – кран; 9 - приемник

Рисунок 3 – Схема лабораторной установки

2. Методика проведения эксперимента.

Приготавливается исходная смесь, содержащая НКК и ВКК, 50 мл смеси загружается в куб колонны.

Пуск установки начинается с подачи воды в конденсатор – холодильник. Затем включается колбонагреватель. После закипания смеси и появления орошения в нижней части насадки включается боковой обогрев. Интенсивность бокового обогрева поддерживается такой, чтобы вверху насадки появился слой жидкости. Это явление называется «захлебыванием» колонны. «Захлебывание» необходимо для смачивания насадки и соответственно интенсификации процесса массообмена. Затем боковой обогрев уменьшается до получения заданной величины орошения (числа капель в минуту выше и ниже насадки). При этом слой жидкости, находящийся выше насадки, стекает в куб колонны. Уменьшать боковой обогрев следует постепенно, чтобы не прекратилось орошение. Если же орошение прекратится, то необходимо снова «захлебнуть» колонну. Так устанавливается режим колонны, соответствующий режиму полного орошения. Дистиллят при этом не отбирается.

После выдержки режима полного орошения в течении 30-40 минут производится отбор 3-4 капель дистиллята и остатка на анализ. Далее устанавливается рабочий режим с отбором дистиллята со скоростью 6-10 капель в минуту. После получения 2,5 – 4 мл дистиллята отбираются 3-4 капли дистиллята и столько же остатка на анализ, и работа на колонне заканчивается. Прекращается колбонагреватель и боковой обогрев. Подача воды в конденсатор холодильник прекращается через 15-20 минут после выключения нагревателей.

Отобранные в ходе эксперимента четыре пробы (дистиллята и остатка при полном орошении и рабочем режиме работы колонны) анализируются на рефрактомере при 20 о С. По графической зависимости «показатель преломления - состав» определяется содержание НКК во всех пробах в объемных долях.

Результаты эксперимента записываются в журнал. Необходимо иметь в виду, что число капель в минуту выше и ниже насадки не обязательно равны друг другу. Однако они должны быть близки и постоянны во времени при установившихся режимах работы колонны.

Экспериментальные данные:

Режим полного орошения:

n дист = 1,392

n куба = 1,433

Объемные доли:

дистиллята – 0,95

куба – 0,56

Рабочий режим:

Верх колонны – 135

При отборе – 18

n дист = 1,3925

n куба = 1,44

Объемные доли:

дистиллята – 0,92

куба – 0,51

3. Обработка результатов эксперимента

Объемные составы дистиллята и остатка пересчитываются в мольные.

При полном орошении:

При рабочем орошении:

Определим флегмовое число:

Коэффициент избытка орошения:

По графику определим:

откуда

Число ступеней при полном орошении – 15

При рабочем режиме – 23

Высота насадки, эквивалентная одной теоретической тарелке:

При полном орошении:

При рабочем режиме:

Находим температуру верха и низа колонны:

При полном орошении: t 1 = 98,8 0 C и t 2 = 102,0 0 C

При рабочем режиме: t 1 = 99,0 0 C и t 2 = 102,5 0 C

При рабочем режиме количество теоретических тарелок больше, чем при полном орошении, поэтому высота насадки соответственно меньше.

Лабораторная работа №5

«Изучение работы решетчатых тарелок провального типа»

Цель работы:

Изучение влияния гидродинамических характеристик на положение дисперсной точки и точки «захлебывания» на модели колонны с использованием системы воздух-вода.

1,2 - ротаметр; 3 - компрессор; 4 - распределительная решетка; 5 - манометр;

6 - тарелка; 7 - колонна; 8 - регулировочный вентиль.

Рисунок 4 - Схема лабораторной установки

1 Методика проведения работы

Включают компрессор, создавая небольшой поток воздуха через модель. Измеряют перепад давления по манометру 5 на тарелке без орошения с целью определения коэффициента сопротивления сухой тарелки. Затем уменьшают расход воздуха до).

Устанавливают по ротаметру заданный расход воды и создают небольшой поток воздуха через модель. При установившемся режиме работы тарелки замеряют сопротивление тарелки, причем замеряют максимальную величину перепада, которая наблюдается при заданных расходах жидкости и газа, и высоту пены на тарелке. Затем несколько увеличивают расход воздуха вентилем на ротаметре. При новом расходе воздуха через 3-5 минут работы тарелки вновь замеряют перепад и высоту пены. Записывают расход воды и воздуха при начальном вступлении тарелки в работу. Увеличивают расход воздуха. Данные заносят в таблицу 1.1

Таблица 1.1- Результаты эксперимента

Номер опыта	Перепад давления ,	Расход воды Q 1	Расход воздуха Q 2	Высота пены h ж

2 Обработка результатов эксперимента

Определить относительное свободное сечение тарелки по формуле:

По расходу воздуха определить скорость воздуха в полном сечении колонны

Рассчитаем коэффициенты сопротивления «сухой» тарелке, учтя что при расходе воздуха Q 2 =0,007 м 3 /с сопротивление тарелки
=80 Па

По перепаду давления на «сухой» тарелке определить коэффициент сопротивления «сухой тарелки»:

Таблица 2.2- Результаты расчета

Номер опыта	Перепад давления эксперим.	Расход воздуха Q 2	Скорость воздуха	Перепад давления расчет.,	Погрешность

Изучили влияние гидродинамических характеристик на положение дисперсной точки и точки «захлебывания» на модели колонны с использованием системы воздух-вода. Рассчитали перепад давления на тарелке, сравнили его с опытным значением.

Теоретические основы перегонки и ректификации

Перегонка – это процесс разделения однородных смесей жидкостей по признаку их летучести. Летучими называют жидкости, давление насыщенных паров над которыми существенно отличается от нуля при обычных температурах.

В основе теории перегонки лежат представления о жидких растворах и образовании смеси паров над ними. При кипении смесей летучих веществ пары жидкостей обогащаются более летучим компонентом. При частичной конденсации таких паров они разделяются на паровую фазу и жидкость (флегму). При температуре перегонки более летучая жидкость кипит, а менее летучая жидкость испаряется без кипения. Такие смеси называются раздельнокипящими. В идеальных растворах такое положение реализуется при любых концентрациях.

В неидеальных растворах существуют области концентраций, в которых оба компонента бинарной смеси кипят одновременно. Это так называемые области азеотропии или области нераздельнокипящих жидкостей. Здесь концентрации жидкой и паровой фаз бинарных смесей одинаковы, и потому при их перегонке повысить концентрацию жидкой фазы невозможно.

Сложная перегонка , или ректификация – это многократная перегонка дистиллята. Применяется для повышения эффективности простой перегонки. Осуществляется в тарелочных или насадочных колоннах. Для успешного разделения флегмы, стекающей вниз по колонне, и пара, движущегося вверх, можно использовать любые контактные элементы, увеличивающие площадь и эффективность их взаимодействия. В качестве контактных элементов в больших ректификационных колоннах обычно используются тарелки. Каждая такая тарелка, расположенная в колонне, называется физической тарелкой (ФТ).

Пример по ректификации 1

Исходная смесь этанол - вода

Расход смеси GF = 5000 т/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 34% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 76% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 3% масс.

(607.11 Кб) скачиваний202 раз(а)

Пример по ректификации 2

Исходная смесь этанол - вода
Расход смеси GF = 8000 т/ч.

Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 80% масс.

Греющий пар под давлением – 4 атм.

(610.42 Кб) скачиваний195 раз(а)

Введение

2. Технологический расчет

3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
5. Механический расчёт
5.2 Расчёт толщины обечайки
5.2 Расчёт толщины днища

5.4 Расчёт опор аппаратов
Заключение
Техника безопасности

Заключение

коррозия и эрозия корпуса,
механические повреждения.

Хлороформ-бензол

Цена за курсовой проект по ректифкации от 2000р

Пример по ректификации 3

Расход смеси GF = 6000 т/ч.

Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 4,5% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(935.21 Кб) скачиваний246 раз(а)

Пример по ректификации 4

Исходная смесь хлороформ-бензол
Расход смеси GF = 5000 т/ч.

Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 95% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 5,5% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(604.31 Кб) скачиваний178 раз(а)

Пример по ректификации 5

Исходная смесь хлороформ-бензол
Расход смеси GF = 12000 т/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 45% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 88% масс.

Греющий пар под давлением – 4 атм.

(992.92 Кб) скачиваний305 раз(а)

Введение
1. Описание технологической схемы
2. Технологический расчет
2.1 Расчет ректификационной колонны
3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
3.1 Расчёт оптимальных диаметров трубопроводов
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
5. Механический расчёт
5.2 Расчёт толщины обечайки
5.2 Расчёт толщины днища
5.3 Расчёт фланцевых соединений и крышки
5.4 Расчёт опор аппаратов
Заключение
Техника безопасности
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Заключение

В данном курсовом проекте в результате проведённых инженерных расчетов была подобрана ректификационная установка для разделения бинарной смеси этанол – вода, с ректификационной колонной диаметром D, высотой H, в которой применяется ситчатые тарелки, расстояние между которыми h = 0,5 (м). Колонна работает в нормальном режиме.
Одно из основных условий безопасной эксплуатации ректификационных колонн – обеспечение их герметичности. Причинами нарушения герметичности могут быть:
повышение давления в аппарате сверх допустимого,
недостаточная компенсация увеличения линейных размеров при температурных нагрузках,
коррозия и эрозия корпуса,
механические повреждения.
Наиболее опасной причиной резкого повышения давления в колонне может быть попадание в нее воды. Мгновенное испарение воды вызывает столь быстрое порообразование и повышение давления, что предохранительные клапаны, в силу своей инерционности, не успевают сработать, и может произойти разрыв стенок аппарата. Для исключения попадания воды в колонну необходимо следить, чтобы сырье и орошения не содержали воду, периодически проверять целостность трубок в подогревателе куба, в оросительных холодильниках. Повышение давления в колонне может произойти также вследствие нарушения температурного режима процесса ректификации и превышения пропускной способности колонны по сырью.
На случай недопустимого повышения давления колонны оборудуются предохранительными клапанами, сбрасывающими часть продукта в факельную линию. Если число тарелок более 40, то по правила ПБВХП – 74, учитывая возможность резкого сопротивления, предохранительные клапаны рекомендуется устанавливать в кубовой части колонны.
При входе в колонны парожидкостная струя продукта имеет большие скорости, что может вызвать эрозию стенок аппарата. Для защиты корпуса аппарата сырье вводят в полость специального устройства – улиты, которая снабжена отбойным местом, принимающим удар струи и защитной гильзой, заменяемой по мере износа

Толуол-четыреххлористый углерод

Пример по ректификации 6

Исходная смесь толуол-четыреххлористый углерод
Расход смеси GF = 9000 т/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 30% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 90% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 3,5% масс.

(703.25 Кб) скачиваний261 раз(а)

Заключение

Сероуглерод-четыреххлористый углерод

Цена за курсовой проект по ректифкации от 2000р

Пример по ректификации 7

Исходная смесь сероуглерод-четыреххлористый углерод
Расход смеси GF = 7000 т/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 20% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 85% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 1,4% масс.
Греющий пар под давлением – 1 атм.

(994.3 Кб) скачиваний193 раз(а)

Метанол-вода

Цена за курсовой проект по ректифкации от 2000р

Пример по ректификации 8

Исходная смесь метанол-вода колпачки
Расход смеси GF = 3000 кг/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 22% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 82% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 0,5% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(315.89 Кб) скачиваний285 раз(а)

Пример по ректификации 9

Исходная смесь метанол-вода
Расход смеси GF = 13000 т/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 24% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 97% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 0,8% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(945.76 Кб) скачиваний329 раз(а)

Пример по ректификации 10

Исходная смесь метанол-вода
Расход смеси GF = 3700 кг/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 25% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 96% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 1% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(926.64 Кб) скачиваний215 раз(а)

Пример по ректификации 11

Исходная смесь метанол-вода
Расход смеси GF = 6500 кг/ч.
Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси, xF = 27% масс.
Концентрация легколетучего компонента в дистилляте, xD = 98% масс.
Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке, xW = 2% масс.
Греющий пар под давлением – 4 атм.

(948.82 Кб) скачиваний241 раз(а)

Заключение

Главное условие безопасной эксплуатации ректификационных колонн заключается в обеспечении их герметичности. Причиной нарушения герметичности колонн может явиться повышение давления в аппарате выше допустимых норм, коррозия и эрозия корпуса, различные механические повреждения. Повышение давления может иметь место при перегрузке колонны разделяемой смесью, увеличении температуры в кубе колонны, забивке отверстий в распределительных устройствах.[ ...]

Чтобы не допустить повышения давления в колонне, тщательно контролируют количество и состав разделяемой смеси, температуру по высоте аппарата. При этом температура верха колонны поддерживается регулятором, меняющим подачу орошения. Для того чтобы избежать «захлебывания» колонны при увеличении расхода продукта, необходимо следить, чтобы колпачковые тарелки были установлены строго горизонтально, а количество и диаметр переливных устройств на тарелках соответствовали бы производительности аппарата. Для устранения возможности прорыва газа в колонну, патрубок нижней тарелки опускают ниже уровня жидкости в кубе колонны.[ ...]

Особенного внимания требует эксплуатация ситчатых тарелок, так как они легко забиваются осадками, например смолами, образующимися в процессе переработки.[ ...]

На случай чрезмерного повышения давления колонны оборудуют системой защитной автоблокировки, обратными клапанами на линии подачи сырья и реагентов и предохранительными клапанами, сбрасывающими избыточное количество паров на факел. При этом на отводных линиях, идущих от предохранительных клапанов, устанавливаются огнепреградители.[ ...]

Очень опасно резкое повышение давления в колонне при попадании в нее воды. Вскипание воды в колонне вызывает настолько быстрое повышение давления, что предохранительные клапаны не успевают сработать, и может произойти разрыв аппарата. Чтобы исключить попадание воды в ректификационную колонну, необходимо: следить за тем, чтобы сырье и орошение не содержали воды; перед подачей в куб колонны острого водяного пара обязательно полностью удалять конденсат из подводящего паропровода; периодически проверять отсутствие трещин и повреждений на трубках подогревателя куба колонны и в оросительных холодильниках.[ ...]

Большую опасность представляет нарушение герметичности колонн, работающих под вакуумом. В этом случае происходит подсос воздуха в колонну, и взрывоопасная смесь образуется непосредственно в самом аппарате. К герметичности вакуумных колонн предъявляются повышенные требования, в частности используются фланцевые соединения типа «шип - паз», производится анализ отсасываемых паров на содержание кислорода, предусматривается гашение вакуума с помощью инертных газов (азота).[ ...]

Безопасность работы вакуумных колонн во многом определяется полнотой конденсации паров нефтепродуктов, отсасываемых с воздухом. Конденсация паров нефтепродуктов происходит обычно в барометрическом конденсаторе. При неполной конденсации часть продуктов через эжекционные устройства попадает в канализацию, а при использовании сухих механических вакуум-насосов выбрасывается в атмосферу, загрязняя ее. Поэтому выбросы ва-кумм-насосов, а также вода, сливаемая в канализацию из барометрических конденсаторов, подвергаются предварительной очистке.[ ...]

Для свободного стока воды по барометрической трубе барометрического конденсатора ее высота должна быть не менее 10,5-11 м, тогда вес воды, находящейся в трубе, полностью уравновешивает силу атмосферного давления, и вода свободно сливается в колодец, оборудованный гидравлическим затвором. Гидравлический затвор, имеющий обычно высоту 0,6-0,8 м, устраняет опасность засоса воздуха в колонну через барометрическую трубу. Приток воды в барометрический конденсатор регулируется таким образом, чтобы вода, сливаемая по сточной трубе в колодец, имела температуру не более 30-35 °С и не содержала нефтепродуктов. При повышении расхода воды она не успевает сойти в колодец, ее уровень повышается, и вода заполняет нижнюю часть конденсатора, нарушая его работу. Кроме того, через шлемовую трубу вода может попасть на верхние тарелки ректификационной колонны и нарушить ее режим.[ ...]

При поступлении продукта в колонну происходит истирание ее стенок. Поэтому в месте ввода продукта устанавливают защитную, сменную по мере разрушения «улитку», направляющую поток к центру колонны по спирали.[ ...]

Ректификационные колонны имеют значительный вес, приходящийся на сравнительно небольшую опорную поверхность, поэтому их устанавливают на массивных кольцевых опорах, снабженных ребрами жесткости и соединяемых с фундаментом анкерными болтами. Для проведения ремонтных работ внутри колонны ее оборудуют люками-лазами диаметром не менее 0,45 м. Для удобства работы на каждые 4-5 тарелок устраивается один люк. Чтобы облегчить открывание крышек люков и предотвратить возможность их падения с высоты, крышки люков устраивают на шарнирах (петлях).[ ...]

Аналогичные главы в дргуих документах: