Инструкции стъпка по стъпка за работа на колона за дестилация и каша. Дайджест - промишлена безопасност Лабораторна работа, тестваща периодична дестилационна колона

Цел на работата:

Изследване на работата на лабораторна пълнежна колона периодично действиепри максимално (пълно) и работно напояване.

Определяне на броя на етапите на промяна на концентрацията (теоретични плочи) в колоната при различни режими на работа.

Определяне на височината на дюзата, еквивалентна на теоретична плоча (HETP).

Определяне на коефициента на напояване.

Определяне на температурата на горната и долната част на колоната.

1. Описание лабораторна инсталация

Лабораторната инсталация (Фигура 1) включва набивна колона 1, нагревателен кожух 2, обратен кондензатор - хладилник 3 и дестилатен хладилник 4. Като набивка в колоната се използват метални спирали. За да се осигури адиабатичният процес на процеса на ректификация, колоната има странично електрическо нагряване 5. Inlatrom 6. Кубът на колоната 1, поставен в нагревателна обвивка, има долен пробоотборник 7. За кондензиране на парната фаза се използва кондензатор - хладилник 3. Изборът на дестилат се регулира от кран 8. Взетият дестилат се охлажда в хладилник 4 и пристига приемник 9. За поддържане атмосферно наляганеВ колоната има вентилационен отвор 10.

1- дестилационна колона; 2 – нагревателна мантия; 3 – обратен кондензатор – хладилник; 4 – хладилник за дестилат; 5 – странично електрическо отопление; 6 – LATR; 7 – пробоотборник; 8 – кран; 9 - приемник

Фигура 3 – Диаграма на лабораторната настройка

2. Експериментална процедура.

Приготвя се първоначална смес, съдържаща NCC и VCC, 50 ml от сместа се зареждат в колонния куб.

Пускането на инсталацията започва с подаване на вода към кондензатора - хладилник. След това нагревателната обвивка се включва. След като сместа заври и се появи напояване в долната част на дюзата, страничното отопление се включва. Интензивността на страничното нагряване се поддържа така, че в горната част на дюзата да се появи слой течност. Това явление се нарича "наводняване" на колоната. „Дроселът“ е необходим за намокряне на дюзата и съответно за интензифициране на процеса на пренос на маса. След това страничното нагряване се намалява, докато се постигне зададената скорост на потока (брой капки в минута над и под дюзата). В този случай слоят течност, разположен над дюзата, се влива в куба на колоната. Страничното отопление трябва да се намалява постепенно, така че напояването да не спира. Ако напояването спре, тогава е необходимо отново да „наводните“ колоната. Това задава режима на колоната, съответстващ на режима на пълно напояване. Дестилатът не е избран.

След поддържане на пълен режим на напояване за 30-40 минути, 3-4 капки дестилат и остатъкът се вземат за анализ. След това се настройва режимът на работа с избор на дестилат със скорост 6-10 капки в минута. След получаване на 2,5 - 4 ml дестилат, 3-4 капки дестилат и същото количество от остатъка се вземат за анализ и работата на колоната приключва. Нагревателната обвивка и страничното отопление спират. Подаването на вода към кондензатора на хладилника спира 15-20 минути след изключване на нагревателите.

Четири проби, взети по време на експеримента (дестилат и остатък с пълно напояване и режим на работа на колоната) се анализират на рефрактометър при 20 o C. С помощта на графичната връзка „коефициент на пречупване - състав“ се определя съдържанието на NCC във всички проби в обемни фракции.

Резултатите от експеримента се записват в дневник. Трябва да се има предвид, че броят на капките в минута над и под дюзата не е непременно равен един на друг. Те обаче трябва да бъдат близки и постоянни във времето при стационарни работни условия на колоната.

Експериментални данни:

Режим на пълно напояване:

n dist = 1,392

n куб = 1,433

Обемни фракции:

дестилат – 0,95

куб – 0,56

Режим на работа:

Горна част на колоната – 135

При селекция – 18

n dist = 1,3925

n куб = 1,44

Обемни фракции:

дестилат – 0,92

куб – 0,51

3. Обработка на експериментални резултати

Обемните състави на дестилата и остатъка се преобразуват в моларни състави.

При пълно напояване:

По време на работно напояване:

Нека определим коефициента на рефлукс:

Коефициент на излишно напояване:

Според графика определяме:

където

Брой степени с пълно напояване – 15

В работен режим – 23

Височина на опаковката, еквивалентна на една теоретична плоча:

При пълно напояване:

По време на режим на работа:

Намерете температурата на горната и долната част на колоната:

При пълно напояване: t 1 = 98,8 0 C и t 2 = 102,0 0 C

По време на работен режим: t 1 = 99,0 0 C и t 2 = 102,5 0 C

В работен режим броят на теоретичните плочи е по-голям, отколкото при пълно напояване, така че височината на дюзата е съответно по-малка.

Лабораторна работа № 5

„Изследване на работата на решетъчни плочи от тип отказ“

Цел на работата:

Изследване на влиянието на хидродинамичните характеристики върху положението на точката на дисперсия и точката на "наводняване" върху модел на колона с помощта на система въздух-вода.

1,2 - ротаметър; 3 - компресор; 4 - разпределителна решетка; 5 - манометър;

6 - плоча; 7 - колона; 8 - контролен клапан.

Фигура 4 - Диаграма на лабораторната настройка

1 Методика на работа

Включете компресора, създавайки малък въздушен поток през модела. Спадът на налягането се измерва с помощта на манометър 5 върху плочата без напояване, за да се определи коефициентът на съпротивление на сухата плоча. След това намалете въздушния поток до).

Задайте определения дебит на водата с помощта на ротаметъра и създайте малък въздушен поток през модела. Когато плочата работи в стационарно състояние, се измерва съпротивлението на плочата и се измерва максималната стойност на разликата, която се наблюдава при дадени дебити на течност и газ, и височината на пяната върху плочата. След това скоростта на въздушния поток леко се увеличава с помощта на вентила на ротаметъра. При нова скорост на въздушния поток след 3-5 минути работа плочите отново измерват разликата и височината на пяната. Запишете потока вода и въздух, когато тавата първоначално започне да работи. Увеличете въздушния поток. Данните се въвеждат в таблица 1.1

Таблица 1.1- Резултати от експеримента

2 Обработка на резултатите от експеримента

Определете относителното свободно напречно сечение на плочата, като използвате формулата:

Като използвате скоростта на въздушния поток, определете скоростта на въздуха в пълното напречно сечение на колоната

Нека изчислим коефициентите на съпротивление на "суха" плоча, като вземем предвид, че при въздушен поток Q 2 = 0,007 m 3 /s съпротивление на плоча
=80 Pa

Като използвате спада на налягането през „сухата“ плоча, определете коефициента на съпротивление на „сухата плоча“:

Таблица 2.2 - Резултати от изчисленията

Изследвахме влиянието на хидродинамичните характеристики върху позицията на точката на дисперсия и точката на „наводняване“ върху модел на колона, използвайки система въздух-вода. Изчислихме спада на налягането в плочата и го сравнихме с експерименталната стойност.

Лабораторна работа.

Проучване на процеса на коригиране

Цел на работата:

изследване на процеса на коригиране етилов алкохолна периодична инсталация,

изчисляване на броя на теоретичните табели,

определяне на коеф полезно действиедестилационна колона.

Основна информация

Ректификацията е процес на разделяне на течни хомогенни смеси чрез взаимен обмен на компоненти между течност и пара, получени чрез изпаряване на сместа, която се разделя. Този процес се основава на различната летливост на компонентите, които изграждат сместа, т.е. върху разликата в техните точки на кипене при едно и също налягане.

Процесът на ректификация се извършва в колони, които са вертикални цилиндрични устройства с контактни устройства. Най-широко използвани в промишлеността са дестилационните колони, в които като контактни устройства се използват капачки, сита и плочи за отказ. В дестилационна колона потоците от пара и течност, които са неравновесни по състав, преминават един към друг. Парата в колоната върви отдолу нагоре, а течността тече отгоре надолу. В резултат на контактното взаимодействие парата се обогатява с по-летлив (нискокипящ) компонент, а течността се обогатява с по-малко летлив (висококипящ) компонент. Развитата фазова контактна повърхност върху плочите се формира от мехурчета и струи пара, докато тя многократно преминава (бълбука) през слоеве течност.

Основната задача на ректификационните инсталации в хранително-вкусовата промишленост е да се получи ректифициран алкохол с алкохолна концентрация най-малко 96% с минимално съдържание на чужди примеси от 40% суров алкохол. Известно е, че етиловият алкохол се разтваря добре във вода, образувайки бинарна водно-алкохолна смес с различно алкохолно съдържание. Точка на кипене на 100% етилов алкохол (Tбала =73,8°C при налягане 760 mmHg. Чл.) се различава значително от свойствата на дестилираната вода и тази разлика се използва при разделяне на компонентите на различни алкохолосъдържащи материали за получаване на алкохол с висока концентрация. Има моларни, масови и обемни концентрации на алкохол. Традиционно хранително-вкусовата и химическата промишленост използват концепцията за обемна концентрация като съотношение на обема на разтворената течност към обема на целия разтвор. Тази стойност се изразява като процент и се обозначава като % об. или във фракции от m 3 /m 3 , l/l, ml/ml. Поради разликите в плътностите на алкохола (ρ = 0,790 g/ml) и водата (ρ = 1,000 g/ml) и техните характеристики на топлинно разширение, обемните и тегловните концентрации не винаги се преобразуват правилно една в друга.

Отделянето на алкохол от водно-алкохолна смес трябва да се извърши при точка на кипене, съответстваща на концентрацията на сместа и постоянно налягане на парите над сместа. При налягане 760 mm Hg. Изкуство. Точката на кипене на водно-алкохолни смеси с различни концентрации намалява почти непрекъснато от 100 °C при алкохолна концентрация 0% до 78,3 °C при 100%. Изключение прави определен концентрационен регион близо до азеотропната точка (94,6%), където точката на кипене става малко по-ниска от точката на кипене на 100% алкохол (фиг. 1). Азеотропни или неразделно кипящи смеси са тези, в които парата е в равновесие с течността и има същия състав като кипящата смес.

Фигура 1 – Температурна зависимост на наситен водно-алкохолен

пара при налягане 760 mm Hg.

Разделянето на такива смеси чрез ректификация е невъзможно, тъй като при кондензация на пари се получава течност със същия състав като първоначалната смес, която се нарича „етилов алкохол - ректифициран“. Точката му на кипене е 78,15 °C, а концентрацията на алкохол е зададена Държавен стандартРуска федерация - от 96 на 96,4%. В този случай плътността на кондензираната течност при 20 °C е 8,12 g/ml, плътността на парите при 760 mm Hg. - 1,601 g/ml и специфична топлинаизпарение - 925 J/g.

За получаване на ректифициран алкохол се използват инсталации непрекъснато действие(фиг. 2). При тях суровият алкохол и прегрятите водни пари се смесват на дъното на дестилационната колона и се преобразуват водно-алкохолни пари с температура 94 ° C.

Първоначалната смес се съхранява в резервоар за съхранение 3, от който помпа 9 през филтър 11 се подава към резервоар под налягане 4. От резервоар под налягане 4 първоначалната смес тече гравитационно през ротаметър в нагревател, разположен в куб 2, където се нагрява от долния остатък. Температурата на първоначалната смес след нагряване се определя от показанието на термометъра. В дестилационна колона 1 нагрятата първоначална смес се подава към 7, 9 или 11 плочи, като се брои отгоре. Колоната има 12 ситови тави със сегментирани дренажни устройства. Вътрешният диаметър на колоната е 200 мм.

Фигура 2 – Схематична диаграма индустриална инсталациянепрекъснато действие с помощта на нагряваща пара

1 – Дестилационна колона; 2 – куб; 3 – резервоар за съхранение; 4 – резервоар под налягане; 5 – обратен хладник; 6 – колектор за дестилат; 7 – дъно на хладилника; 8 – колекция от останки; 9 – помпа; 10 – ротаметър; 11 – филтър

От долната плоча течността се влива в изпарителния куб 2, който има вътре намотка, загрята от пара. Кондензатът на топлинната пара от бобината се изхвърля в канализацията през кондензационен съд. Потокът на отоплителната пара се регулира от клапан, а налягането се определя от манометър. В изпарителния куб част от течността се превръща в пара, а другата се отстранява като остатък. Дънният остатък преминава през хладилника 7, където се охлажда с вода и постъпва в колектора 8. От колектора 8 дънният остатък се връща в резервоара за съхранение 3. Колекторите 6, 8 и пръстеновидното пространство на обратния хладник 5 са свързани с атмосферата, което осигурява работата на колоната при атмосферно налягане. От горната плоча на колоната обогатената с нискокипящ компонент пара постъпва в обратния хладник 5, който също се охлажда с вода. Дебитът на водата се измерва с ротаметър, а температурата й на входа и изхода се измерва с термометри. Течността, образувана в обратния хладник след пълна кондензация на парата, се разделя на две части. Единият под формата на обратен хладник се подава за напояване на колоната, а другият се взема под формата на дестилат, който влиза в колекция 6 и след това се изпраща в резервоар за съхранение 3. Количеството на обратен хладник и дестилат се измерва с ротаметри.

Колоната е оборудвана с пробоотборници за течност от плочите, обратен хладник, дестилат, течност в дестилатора, както и пробоотборници за пара, влизаща в плочата и напускаща слоя пяна. Парните проби са оборудвани с топлообменници тип тръба в тръба, в които пробите от пара се кондензират и кондензатът се събира в отделни контейнери. Температурни сензори са инсталирани на всяка тава на колоната, работещи заедно с вторично устройство. Познаването на температурата на течността върху плочите позволява да се определи температурният профил по височината на колоната.

Описание на експерименталната постановка

Истинска работавключва изследване на процеса на ректификация на етилов алкохол в лабораторна инсталация с електрически нагревател (9) и периодично пълнене на алкохолсъдържащи суровини, чиято оперативна схема е показана на фигура 3. Инсталацията се състои от изпарителен куб (1 ), дестилационна колона (2), вертикално монтирана върху нейния капак, и електрически нагревател (9).

Фигура 3 – Принципна схема на лабораторна дестилационна установка с електрически нагревател и периодично запълване на изпарителния резервоар с водно-алкохолна смес.

Основната част от инсталацията е композитна колона, която е разделена на горна (3) и долна (2) дестилационни части. Горна частвключва кондензиращо устройство (4), охладител (5), регулатор за избор на алкохол (6) и система от тръби, които ги свързват (10). По време на ректификация охлаждащата вода постоянно тече в противоток в кондензатора (4) и топлообменника (5), направени по схемата "тръба в тръба". В горната част на изпарителния резервоар са направени манометрични тръбни изводи за измерване на налягането на генерираната пара и спада на налягането в колоната.

За разлика от индустриалните дестилационни колони с капачка, сито и потъващи тави лабораторни колониултрамалък диаметър (10-30 mm) като контактни елементи, най-широко използвани са дюзи тип “Sulzer” от неръждаема гофрирана мрежа или спираловидни призматични пружини от неръждаема стомана. Процесът на пренос на топлина и маса върху такива контактни елементи протича непрекъснато по цялата височина на колоната и се получава състояние на равновесие, еквивалентно на една теоретична плоча, след като парата преодолее определен слой, чиято височина е свързана с височината на теоретична плочаVTT или височина на преносната единицаVEP . Тази височина обикновено се оценява в милиметри, което улеснява оценката на ефективността на определена дюза чрезVEP . Така че, когато вътрешен диаметърколони от 30 mm, BEP на спирало-призматичния накрайник е 15-30, а на използвания в нашия случай накрайник "Sulzer" 20-25 mm. Въпреки това, дори при диаметър на колоната 40 mm, тяхната ефективност е практически същата иVEP е 25-30 мм. По този начин, за опаковани колони, височината на трансферната единица силно зависи от диаметъра на колоната и се увеличава бързо, когато се увеличава. Следователно един от обещаващи посокиповишаване на енергийната ефективност индустриално оборудванее нейното миниатюризиране и използване голямо количествоконтактни елементи.

Изисквания за безопасност

Студентите се допускат до лабораторна работа само след преминаване на инструктаж по безопасност на труда и Пожарна безопасноств лабораторията и на работното място.

В съответствие с тях, преди да пуснете инсталацията, трябва да се запознаете с нейната конструкция и външен преглед, за да проверите изправността на дестилационната колона, изпарителния резервоар, тръбопроводите, спирателни кранове, електрически уреди; наличие на заземяване, изправност защитно изключване, електрическа и топлоизолация.

Монтажът трябва да започне в присъствието на обучаващ бригадир и под негово пряко ръководство.

За да избегнете наводняване на дестилационната колона и аварийно освобождаване на горещ обратен хладник, стриктно спазвайте препоръките за процедурата за извършване на лабораторна работа.

Когато работите по инсталацията, бъдете внимателни и прецизни. Не забравяйте, че по време на работа някои от неговите елементи и устройства имат температура около 100относно С.

Работен ред

Запознайте се със схемата на лабораторната обстановка и разположението на инструментите. Съставете описанието му и подгответе таблици за записване на резултатите от теста.

Напълнете резервоара за изпаряване 3/4 със суров алкохол с концентрация не повече от 45%.

Напълно блокира избора на дестилат с неговия регулатор за избор.

Проверете правилния монтаж и херметичността на тръбната система.

Свържете входа и изхода на охлаждащата вода към водопроводната мрежа и се уверете, че последователното свързване на топлообменника на изходящия кондензат и самия кондензатор е правилно за работа в режим на противоток на охлаждащата течност.

* Пълното време за подготовка на инсталацията за работа отнема от 5 до 20 минути, в зависимост от уменията за работа, необходимостта от зареждане на изпарителния резервоар, почистването му, продължителността на свързване към водопроводната мрежа и др.

Свържете стойката към 220 V мрежа и включете захранването.

Свържете автоматизираната стойка къмUSBкомпютърен конектор и стартирайте програмата Старт → Програми →MeasLAB→ „Коригиране“ (Фигура 5). За по-подробно запознаване с работата с софтуер, отворете описанието на „Ръководството за работа със софтуера“.

Включете превключвателя за работа на нагревателя VK 1 в режим на стартиране от 1 kW.

След стабилизиране на показанията на измервателните уреди стартирайте компютърната система за автоматично измерване (Фигура 5) на параметрите на процеса и включете отоплението на изпарителния резервоар и според показанията на уредите следете промените в температурата на течността и парогазова среда.

Фигура 5 – Външен видПрограма "Коригиране".

Наблюдавайте постоянния поток от пара, генерирана в резервоара за изпаряване в дестилационната колона и кондензатора; началото на кондензация на пара и образуване на дестилат. Запишете точката на кипене на разтвора, температурата и налягането на парогазовата среда в резервоара за изпаряване, общо количествоизразходваната енергия за нагряване на течността, конструкцията на инсталацията и топлинните загуби в околната среда и въведете получените данни в таблица 1.

Отворете напълно регулатора за избор на дестилат и пребройте броя на капките, влизащи в приемника за алкохол за 20 секунди.

Задайте коефициента на обратен хладник на най-малко 4, като настроите регулатора за избор на дестилат на 5-кратно намален брой капки за същото време.

Когато пара и обратен хладник на нискокипящи компоненти на дънната течност се натрупват в горната част на колоната, се организира бавен и последователен избор на тези вещества в приемния резервоар с помощта на ръчно контролиран регулатор за избор на дестилат, последвано от тяхната идентификация с помощта на компютър записи на температурата на парите, влизащи в кондензатора, и като се вземе предвид действителното атмосферно налягане.

След освобождаването на компонентите с ниска температура на кипене започва най-дългият период на работа върху ректификацията на самия етилов алкохол, който се извършва при съотношение на обратен хладник най-малко 3 и подмяна на приемния контейнер с нов. В този случай е важно да се предотврати наводняването на колоната, чието начало може да се определи от появата на характерни пулсации в записа на спада на налягането в колоната и появата на „бълбукащи“ звуци по време на работа на инсталацията . Селекцията на дестилата е настроена правилно, ако 5-15 минути след спиране на селекцията температурата на парите в горната част на колоната не е намаляла.

На етапа на получаване на основния продукт, измервайте традиционни начинис помощта на преносим термометър, мерителен съд и компютърен хронометър и въведете в таблицата стойностите на бавно променящите се параметри на дестилация:

дебит на водата, охлаждаща топлообменника и обратния хладник;

температура на водата, влизаща в топлообменника;

температура на водата на изхода на топлообменника;

температура на водата, влизаща в обратния хладник;

температура на водата, напускаща обратния хладник.

Завършете избора на хранителен алкохол, когато температурата на неговите пари надвиши 0,1 над 78,3 °C.

Избор на опашни фракции от примеси, съдържащи се в суровината. Това не означава промяна на настройките на колоната, а само подмяна на приемния резервоар. Изборът на опашните фракции завършва, когато температурата на парата в кондензатора достигне около 82-85 °C.

След приключване на работа изключете нагревателя на изпарителния съд (бутон BK1). След като колоната се охлади, спрете подаването на вода към кондензатора и топлообменника. Изключете измервателната система и цифровия измервателни уредиНа преден панелинсталации.

Изключете уреда от електрическата мрежа.

След източване на дънния остатък и почистване на резервоара за изпаряване, върнете инсталацията в първоначалното й състояние.

Обработете получените данни и въведете резултатите от тях в Таблица 1.

Определете броя на теоретичните плочи на дестилационната колона и сравнете общата височина на 3 чекмеджета с получения резултат.

Отговаряйте на контролни въпроси и правете самостоятелни заключения за извършената работа.

Бавно променящи се параметри на процеса

Дебит на водата, охлаждаща топлообменника и обратния хладник ___ l/s

Температура на водата, влизаща в топлообменника ___ 0 СЪС

Температура на водата на изхода на топлообменника ___ 0 СЪС

Температура на водата, влизаща в обратния хладник ___ 0 СЪС

Температура на водата на изхода на обратния хладник ___ 0 СЪС

Таблица 1. Резултати от измервания и изчисления.

Име на параметри и мерни единици

Текущи стойности на наблюдаваните параметри

Средна стойност

1. Загряване на суровината до точка на кипене

Време за загряване, докато течността започне да кипи, мин

Температура на изходната смес след нагряване 0 С,

Температура на парата и обратния хладник в кондензатора, kPa

2. Първоначален период на корекция. Избор на фракции на главата

Налягане на парогазовата смес на входа на колоната, kPa

Електрическа енергия, освободен от нагревателя, брой броячи на импулси

3. Основният период на ректификация на етилов алкохол

Време на изпаряване на нискокипящи фракции, мин

Точка на кипене на течността, °C

Температура на парата и обратния хладник в колоната, kPa

Температура на парата в кондензатора, kPa

Налягане на парогазовата смес на входа на колоната, kPa

Налягане на дестилатната колона в хидростатичен плътномер, kPa

Консумация на взетия дестилат, брой капки за 20 секунди

Електрическа енергия, отделена от нагревателя, брой броячи на импулси

4. Последният период на корекция. Избор на хвостови фракции

Време на изпаряване на нискокипящи фракции, мин

Точка на кипене на течността, °C

Температура на парата и обратния хладник в колоната, kPa

Температура на парата в кондензатора, kPa

Налягане на парогазовата смес на входа на колоната, kPa

Налягане на дестилатната колона в хидростатичен плътномер, kPa

Консумация на взетия дестилат, брой капки за 20 секунди

Електрическа енергия, отделена от нагревателя, брой броячи на импулси

Концентрация на дъното X w, %

Концентрация на дестилат X w, %

Обработка на експериментални данни

За средните стойности на параметрите на основния етап на ректификация, моларните концентрации на алкохол в първоначалната смес X се изчисляват по обем Еи дестилат X стр . Преизчислете консумацията на първоначалната смесЕи дестилат R в молове. От уравненията на материалния баланс на колоната скоростта на потока и концентрацията на дънния остатък се намират с помощта на уравненията

У= Е – П, Х w =(FX Е – PX стр )/ У,

Където Е, П, У-разход на изходна смес, дестилат, дъно, kmol/s;

х f . х стр . х w -състави на изходна смес, дестилат, дъно, мол. акции.

Определете коефициента на рефлуксР– съотношение на обратния поток към дестилатен поток и изчисляване на количеството параЖ, изкачване на колоната. Познавайки величинатаЖи диаметър на колоната (Dпри = 20 mm), определете скоростта на парата в свободното сечение на колоната w. Скоростта на парата в колоната може също да се изчисли чрез определяне на количеството пара от уравнението топлинен балансобратен хладник (това изчисление може да се използва като тестово изчисление).

Въз основа на референтни данни се начертава крива на равновесие върху милиметрова хартия.г= f(х) На y-x диаграма(Фигура 5) и маркирайте на оста x стойностите на концентрацията на първоначалната смес X

f– отношението на разхода на изходната смес към разхода на дестилата.

Изчислете отсечката , която се отрязва от работната линия на върха на колоната по ординатната ос (Фигура 6). През точка А (х p = y p ) и полученият сегмент начертайте работната линия на горната част на колоната. През точка D (x w= y w ) и точка C начертайте работната линия на дъното на колоната. Между равновесната и работната линия се конструират стъпки на промени в концентрацията (Фигура 6). Всеки етап отговаря на една теоретична табела. След като определи броя на теоретичните стъпкин T , и знаейки броя на реалните плочи в колонатан, намерете средната ефективност на плочата, като използвате уравнението

Ефективността на плочата зависи от хидродинамичните условия и физични и химични свойствапара и течност.

Когато колоната работи самостоятелно, дестилатът не се избира, т.е. рефлуксното съотношение е безкрайно . В този случай работната линия на колоната съвпада с диагонала.

Контролни въпроси

Какъв процес на разделяне на веществата се нарича ректификация? Какви разлики се използват? физични свойстваразделени вещества?

Кои смеси се наричат ​​азеотропни или непрекъснато кипящи смеси? Защо не могат да бъдат разделени с помощта на ректификация?

Защо стандартът определя концентрацията на ректифициран алкохол, равна на %. Какви допълнителни изисквания се прилагат към този продукт?

Как се изгражда дестилационната колона? Какви устройства се използват в него като елементи за увеличаване на контактното взаимодействие на фазите, движещи се в колоната?

Какво причинява наводняване на дестилационната колона? Как може да се открие и предотврати?

Как работи дестилационната колона, когато коефициентът на обратен хладник е нула? Как се променя степента на пречистване и концентрацията на получения етилов алкохол?

Кои от веществата, съдържащи се в алкохолосъдържащите суровини, се считат за ниско или нискокипящи: алдехиди, ацетони, тежки алкохоли, метилов алкохол, фузелни масла? Кои от тях се дестилират веднага след освобождаването на ректифициран алкохол?

Защо изборът на хранителен алкохол приключва, когато температурата на парите му достигне 0,1 по-висока и не по-ниска от 78,3 ° C?

Литература

Богданов Ю.П., Зотов В.Н., Колосков С.П. и др. Наръчник по производство на алкохол. Оборудване, средства за механизация и автоматизация. - М: Светлина и хранително-вкусовата промишленост, 1983, 343 с.

Девятих Г.Г., Елиев Ю.Е. Въведение в теорията дълбоко почистваневещества. – М. Наука, 1981. – 320 с.

Основно условие безопасна работадестилационни колони е да се гарантира тяхната херметичност. Причината за нарушаването на херметичността на колоните може да бъде повишаване на налягането в апарата отгоре приемливи стандарти, корозия и ерозия на корпуса, различни механични повреди. Повишаване на налягането може да възникне, когато колоната е претоварена със сместа, която се отделя, температурата в дъното на колоната се повиши или дупки в разпределителни устройства.[ ...]

За да предотвратите повишаване на налягането в колоната, внимателно контролирайте количеството и състава на сместа, която се разделя, и температурата по височината на апарата. В този случай температурата на горната част на колоната се поддържа от регулатор, който променя подаването на напояване. За да се избегне „наводняване“ на колоната, когато дебитът на продукта се увеличи, е необходимо да се гарантира, че капачните плочи са монтирани строго хоризонтално, а броят и диаметърът на преливните устройства на плочите съответстват на производителността на апарата. За да се елиминира възможността за пробив на газ в колоната, тръбата на долната плоча се спуска под нивото на течността в куба на колоната.[...]

Експлоатацията на ситовите тави изисква специално внимание, тъй като те лесно се запушват с утайки, като смоли, образувани по време на процеса на обработка. [...]

В случай на прекомерно повишаване на налягането, колоните са оборудвани със защитна система за автоматично блокиране, възвратни клапанина линията за подаване на суровини и реагенти и предпазни клапани, които изпускат излишните пари към факела. В този случай пожарогасителите се монтират на изходящите линии, идващи от предпазните клапани.[...]

Рязкото повишаване на налягането в колоната, когато водата попадне в нея, е много опасно. Кипенето на вода в колоната причинява толкова бързо повишаване на налягането, че предпазните клапани нямат време да работят и апаратът може да се счупи. За да се предотврати навлизането на вода в дестилационната колона, е необходимо: да се гарантира, че суровините и напояването не съдържат вода; преди да подадете гореща водна пара към куба на колоната, не забравяйте да отстраните напълно кондензата от захранващата пара; периодично проверявайте за пукнатини и повреди по тръбите на нагревателя на колонния куб и в напоителните хладилници.[...]

Голяма опасност представлява изтичането на колони, работещи под вакуум. В този случай въздухът се засмуква в колоната и директно в самия апарат се образува експлозивна смес. Повишени изисквания се поставят към херметичността на вакуумните колони, по-специално те се използват фланцови връзкитип “шип и жлеб”, засмуканите пари се анализират за съдържание на кислород, осигурява се вакуумно гасене с помощта на инертни газове (азот).[...]

Безопасността на работа на вакуумните колони до голяма степен се определя от пълнотата на кондензацията на парите на нефтопродуктите, изсмукани с въздух. Кондензацията на петролни пари обикновено се случва в барометричен кондензатор. При непълна кондензация част от продуктите навлизат в канализационната система чрез изхвърлящи устройства, а при използване на сухи механични вакуум помпи се отделят в атмосферата, замърсявайки я. Поради това емисиите от вакуумните помпи, както и водата, изпускана в канализационната система от барометричните кондензатори, подлежат на предварително пречистване.[...]

За свободен поток на водата през барометричната тръба на барометричния кондензатор височината му трябва да бъде най-малко 10,5-11 m, тогава теглото на водата в тръбата напълно балансира силата на атмосферното налягане и водата свободно се оттича в кладенец оборудван с хидравлично уплътнение. Хидравличното уплътнение, което обикновено има височина 0,6-0,8 m, елиминира опасността от засмукване на въздух в колоната през барометричната тръба. Потокът на вода в барометричния кондензатор се регулира така, че водата, източена през дренажната тръба в кладенеца, да има температура не по-висока от 30-35 ° C и да не съдържа петролни продукти. Когато консумацията на вода се увеличи, тя няма време да влезе в кладенеца, нивото му се повишава и водата се напълва долна часткондензатор, което нарушава работата му. Освен това през тръбата на каската водата може да попадне върху горните плочи на дестилационната колона и да наруши нейния режим.[...]

Когато продуктът влезе в колоната, се получава абразия на стените му. Следователно, на мястото, където се въвежда продуктът, се монтира защитен „охлюв“, който може да се сменя при разрушаване, насочващ потока към центъра на колоната в спирала. [...]

Дестилационни колониимат значително тегло върху сравнително малка опорна повърхност, така че те са монтирани върху масивни пръстеновидни опори, оборудвани с усилващи елементи и свързани към основата анкерни болтове. За ремонтна дейноствътре в колоната е оборудвана с люкове за шахти с диаметър най-малко 0,45 м. За по-лесна работа се монтира един люк на всеки 4-5 тави. За да се улесни отварянето на капаците на люковете и да се предотврати възможността те да паднат от високо, капаците на люковете са разположени на панти (панти).[...]

Подобни глави в други документи:

Сложни дестилационни колони.

Ако първоначалната смес от суровини трябва да бъде разделена на няколко компонента или фракции, тогава трябва да се използват няколко прости колони, свързани последователно.

Технологична системасе оказва доста тромав, а инсталацията е металоемка. Следователно, за разделяне на многокомпонентна смес е препоръчително да се използват сложни дестилационни колони. Те са устройства с форма на плоча, които работят заедно с колона за отстраняване. Секцията за оголване се състои от колони с малък диаметър, монтирани една върху друга и комбинирани в общ корпус. Изолиращите колони, както и основните колони, са оборудвани с плочи. В допълнение към горния и долния продукт, по височината на колоната се избират редица странични фракции (презрамки). Тези фракции се изпращат в съответната секция на десорбционната колона, където се разделят на две части. Горният продукт в този случай се връща в главната колона като страничен обратен хладник, долният продукт е целевата странична фракция. Използването на стриппери ви позволява да изберете няколко фракции по височината на колоната, които са целеви заедно с горния и долния продукт, напускащ дестилационната колона. Колони от този тип се използват широко в рафинирането на нефт за получаване на горивни фракции от нефт. Дизайнът може да варира в зависимост от целевите продукти.

Основен експлоатационни параметриса налягане и температура. Налягането е право пропорционално на температурата и повишаването на налягането ще бъде свързано с повишаване на температурата в колоната. За предотвратяване на аварийна основна ситуация за колонен апарат

(Дехерметизация с експлозия) е необходимо да се поддържа температурният режим в колоната, за да се избегне натрупване на налягане. Температурните условия се поддържат в съответствие със стандартите технологичен режим, които са отбелязани в технологични разпоредби. Поддържане на необходимото температурен режимсе осигурява чрез нагряване на куба на колоната и отнемане на топлина от горната част на колоната. Можете да променяте температурата на горната и долната част, като промените количеството и температурата на съответните потоци. За поддържане необходимата температураВ колоната апаратът е покрит със слой топлоизолация. Топлоизолационният материал трябва да има ниска топлопроводимост и да е устойчив на високи температурисреда и устойчиви на вибрации заобикаляща средаи не трябва да се разрушава по време на работа. Материалът не трябва да бъде хигроскопичен, за да се предотврати възможността от корозия на стената на корпуса. Дебелината на изолационния слой се изчислява в зависимост от температурата на околната среда и свойствата изолационен материал. При извършване на ремонт топлоизолацияпрегледани за щети. Това могат да бъдат пукнатини, чипове, разкъсвания на изолационни елементи и др. Най-често повреда на изолацията възниква на мястото на монтаж на фитинги, люкове, скоби и платформи. Дефектите, открити по време на ремонта, трябва да бъдат отстранени. Най-малко веднъж на тримесечие е необходимо да се правят измервания на температурата при външна повърхностизолация. Ако температурата е под допустимото ниво, тогава е необходимо да основен ремонтизолация.

Теоретични основи на дестилацията и ректификацията

Дестилация- Това процесът на разделяне на хомогенни смеси от течности въз основа на тяхната летливост. Летливите течности са тези, чието налягане на наситените пари се различава значително от нула при обикновени температури.

Теорията на дестилацията се основава на идеята за течни разтвори и образуването на смес от пари над тях. Когато смеси от летливи вещества кипят, изпаренията на течностите се обогатяват с по-летливия компонент. Когато такива пари се кондензират частично, те се разделят на парна фаза и течност (рефлукс). При температурата на дестилация по-летливата течност кипи, а по-малко летливата течност се изпарява без кипене. Такива смеси се наричат ​​смеси с разделно кипене. IN идеални решенияТази ситуация се реализира при всяка концентрация.

В неидеалните разтвори има области на концентрация, в които и двата компонента на бинарна смес кипят едновременно. Това са така наречените азеотропни области или области на неразделно кипящи течности. Тук концентрациите на течната и парната фаза на бинарните смеси са еднакви и следователно по време на тяхната дестилация е невъзможно да се увеличи концентрацията на течната фаза.

Трудна дестилация , иликоригиране - Това е многократна дестилация на дестилата. Използва се за подобряване на ефективността на проста дестилация. Извършва се в плоча или набити колони. За да разделите успешно рефлукса, който тече надолу по колоната, и парата, движеща се нагоре, можете да използвате всякакви контактни елементи, които увеличават площта и ефективността на тяхното взаимодействие.Като контактни елементи в голям дестилационни колониобикновено се използват плочи. Всяка такава плоча, разположена в колоната, се нарича физическа плоча (PT).