ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конденсационно-испарительная схема разделения из "Разделение многокомпонентных смесей" Изменение температуры хладоагента и теплоносителя в схеме с противоточной конденсацией и противоточным испарением достигается созданием такой системы, в которой тепло, отводимое при противоточной конденсации паровой смеси, богатой легколетучим компонентом, непосредственно передается жидкости, обогащенной труднолетучим компонентом и подвергающейся противоточному испарению. Подобную передачу тепла можно осуществить в том случае, когда давление конденсации выше давления испарения. Выполнение этого условия при совмещении противоточной конденсации и противоточного испарения в одном аппарате приводит к принципиальной схеме разделения, изображенной на рис. 89. [c.297] В межтрубном пространстве осуществляется процесс противоточного испарения за счет тепла, выделяющегося при противоточной конденсации и передаваемого через стенки трубок. Продуктами противоточного испарения являются концентрированный труднрлетучий компонент, отбираемый из нижней части колонны, и выходящий сверху пар, состав которого близок к составу исходного газа. Отгонный пар из колонны направляют в циркуляционный компрессор, сжимают там до давления, при котором ведется противоточная конденсация, и добавляют к исходному газу. [c.298] Предполагается, что в компрессоре осуществляется изотермическое сжатие. Тогда при равенстве энтальпий циркуляционного потока на входе в компрессор и выходе из него энтальпия исходного газа должна быть равна сумме энтальпий продуктов разделения (без учета теплопотерь). Практически это означает, что для получения продуктов разделения в виде газа исходная смесь также должна находиться в газообразном состоянии. Для получения одного или обоих продуктов в жидком виде необходимо либо частично ожижить исходную смесь, либо подвести холод со стороны к тому узлу системы, где это будет удобно. [c.298] По конденсационно-испарительной схеме при фиксированном давлении в межтрубном пространстве и постоянной минимальной разности температур в трубчатке давление всасывания для циркуляционного компрессора зависит от состава исходной смеси. Для бинарной смеси с высоким содержанием легколетучего компонента в питании (но не выше, чем в остаточном газе) давление в межтрубном пространстве определяется температурой испарения труднолетучего компонента в нижней части трубчатки. Это объясняется тем, что в верхних сечениях меж-трубчого пространства температура стекающей жидкости, богатой легколетучим компонентом, будет ниже. Следовательно, при высоком содержании легколетучего компонента в питании, когда исходный газ имеет наименьшую температуру точки росы, давление всасывания для циркуляционного компрессора минимально. [c.299] Определим эффективность разделения этан-этиленЬврй смеси по кондёнсационно-испарительному способу, позволяющему, как было показано выше, уменьшить расход энергии. Црц расчете, процесса. воспользуемся схемой, изображенной на рис.. 90. [c.300] Паровой поток питания V/ вместе с циркуляционным IJQTQKOM поступают при высоком давлении в конденсационную секцию колонны I, имеющую. П теор1ети-ческих тарелок. В верхнюю часть этой секций подают жидкость Lor полученную при парциальной конденсации дистиллята,. Vi за счет испарения потока (на схеме эта стадия цроцесса не отражена). Жидкость L , стекающую из конденсационной секции вместе с жидкой частью исходной смеси (Lf), дросселируют до низкого давления и направляют на орошение испарительной секции II, имеющей т теоретических тарелок. Из нижней части секции отбирают жидкий этан Li, из верхней — отгонный пар V m, который через компрессор III высокого давления подают вместе с паровой частью питания в конденсационную секцию. [c.300] В настоящее время отсутствуют надежные исчерпывающие данные по кинетике процесса неадиабатического массообмена,. [c.300] Подсчитанные по приведенным формулам величины д т и округляются до целого числа в сторону меньшего значения. [c.301] Расчет конденсационно-испарительного процесса проводили на машине Урал-1 . По разработанной программе исходными данными для расчета являются состав и количество питания давление и числа тарелок в обеих секциях количества дистиллята, кубового остатка, извлеченной жидкости и отгонного пара коэффициент теплопередачи. Принято, что коэффициент теплопередачи представляет собой функцию только температуры. Зависимости энтальпии, константы равновесия компонентов и коэффициента теплопередачи от температуры заданы в форме полинома третьей степени. [c.301] В результате расчета определяют состав и температуру всех потоков в колонне профиль изменения температур, концентраций, количеств пара и жидкости, а также тепловой нагрузки по высоте колонны поверхность теплообмена. [c.301] Термодинамические зависимости определены по литературным данным . Зависимость коэффициента теплопередачи от температуры найдена путем расчета частных коэффициентов теплоотдачи при испарении и конденсации для различных значений АТ по известным уравнениям Г. П. Кружилина и С. С. Ку-тателадзе. [c.302] М—молекулярная масса пара. [c.303] Среднеинтегральная разность температур в конденсационно-испарительной колонне составляет 6,5 °С. [c.303] Сравним ориентировочно расходы энергии на разделение этан-этиленовой смеси по конденсационно-испарительной схеме и по ректификационной схеме с тепловым насосом (рабочее вещество— этан). При абсолютном давлении в колонне 6 ат и разности температур в конденсаторе-испарителе 6,5°С абсолютное давление, при котором испаряется этан, равно 2,4 ат. [c.303] Конденсаци о н н о-и с п а р и-тельная схема представляет собой вариант схемы, в которой используется принцип теплового насоса с применением в качестве рабочего тела разделяемой смеси. При осуществлении принципа теплового насоса циркуляционный компрессор не является обязательным элементом схемы. В тех случаях, когда подвергающаяся фракционированию смесь содержит значительное количество легколетучего компонента, а летучести других разделяемых компонентов сильно отличаются, циркуляционный поток в схеме с теп-лопым насосом может быть исключен. [c.304] Экспериментально изучался конденсационно-испарительный процесс в колонне типа труба в трубе . Диаметр наружной трубы составлял 45 мм, а ее высота —2,7 м. Внутренняя труба общей высотой 3,2 м была выполнена ступенчатой нижняя часть ее высотой 2 м имеет диаметр 30 мм диаметр верхней части внутренней трубы составляет 22 мм. (Применение ступенчатых труб целесообразно для достижения высоких скоростей пара по всей высоте аппарата в трубном и межтрубном пространствах.) Выступающая часть внутренней трубы вместе со съемным кожухом служили холодильником. Насадка, заполняющая кольцевое пространство колонны, представляла собой проволочные спирали размером 4X4 мм. Внутренняя труба заполнялась насадкой из слегка растянутых проволочных спиралей размером 4X5 мм. Спирали были изготовлены из нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм. [c.305] Схема установки показана на рис. 93. Исходную смесь (метанол—вода, этанол —вода, метанол — этанол) из бачка 1 подают насосом 2 в кипятильник 3 с регулируемым электронагревательным устройством. Пар, полученный в кипятильнике, поступает в холодильник 4, в котором частично конденсируется. Если холодильник отключен, то конденсации пара не происходит. Из холодильника исходную смесь направляют в кубовую часть колонны 5, откуда пар попадает во внутреннюю трубу. Жидкость, обогащенную труднолетучим компонентом, вместе с жидкой частью исходной смеси (если смесь частично сконденсирована) дросселируют и подают в верхнее сечение кольцевого пространства колонны. [c.305] отбираемый из верхней части внутренней трубы (дистиллят), дросселируют до атмосферного давления и направляют в первый змеевик конденсатора 5 полученная жидкость поступает в мерник 8. Пар из верхнего сечения кольцевого пространства (отгонный пар) подают во второй змеевик конденсатора 6 образовавшаяся жидкость поступает в мерник 9. В нижней части кольцевого пространства колонны отбирают кубовую жидкость, которая, пройдя гидравлический затвор, поступает в мерник 7. Из мерников 7—9 все три потока жидкости попадают в бачок 1. Таким образом обеспечивается непрерывная работа установки. [c.305] Опыты проводились со смесями метанол —вода и метанол — этанол при различных концентрациях питания и расходах потоков. Концентрации проб при работе со смесями метанол — этанол определялись по коэффициенту рефракции. [c.306] В конденсационно-испарительной схеме давление зависит от состава исходной смеси. Из дополнительно проведенных опытов следует, что при одной и той же концентрации питания на величину давления в трубе колонны влияет соотношение расхода потоков. Если расход дистиллята мал, а расход жидкости, обогащенной труднолетучим компонентом, велик, то давление в трубе повышается. Подобное явление объясняется тем, что при небольшом расходе дистиллята зона высокой концентрации занимает значительную часть трубы и в этом объеме температура конденсации пара близка к точке росы дистиллята. При таких условиях осуществления процесса теплопередачи требуется повышенное давление в трубе. Очевидно, что. режим с небольшим расходом дистиллята является невыгодным, поскольку расход энергии при этом велик. [c.307] Вернуться к основной статье