Типы термодиффузионных колонн

Рис. 45. Схема термодиффузионной колонны типа коаксиальных цилиндров

В последнее время в практике глубокой очистки веществ успешно применяют комбинированный способ, получивший название метода термодистилляции. В этом методе термодиффузия осуществляется в сочетании с ректификацией в колонном аппарате типа коаксиальных цилиндров. Процесс разделения в такой термодистилляционной колонне протекает в условиях сосуществования движущихся противотоком жидкости и пара. При этом на пар налагается температурное поле, подобно тому, как это реализуется в рассмотренной выше термодиффузионной колонне для разделения смеси газов. Роль холодной стенки играет поверхность внутренней трубки (цилиндра), температура которой Т путем циркуляции хладоагента поддерживается равной температуре конденсации пара или несколько ниже. В ходе процесса по этой стенке движется в виде тонкой пленки жидкость, образук щаяся в конденсаторе колонны. Температура Т] подбирается таким образом, чтобы на холодной стенке не происходило дополнительной конденсации пара, контактирующего с жидкостью. Горячей стенкой является поверхность внешней трубки, которая обогревается до заданной температуры Гг. В результате общий эффект разделения в колонне будет обусловлен как явлением термодиффузии в паре, так и ректификацией вследствие массообмена между стекающей по холодной стенке жидкостью и поднимающимся в зазоре между трубками потоком пара. [c.181]

ТИПЫ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫХ КОЛОНН [c.296]

Термодиффузионные колонны конструктивно обычно выполняются в виде двух типов а) колонны с нагреваемой проволокой, б) колонны типа коаксиальных цилиндров. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки. [c.170]

Исходя из (1У.66) —(1У.67) и (1У.64), легко найти, что оптимальное давление моносилана в проведенных опытах для первой системы составляло 1,87-10 Па, а для втором системы—1,93Х Х10 Па. Экспериментальное подтверждение характера теоретически предсказываемой зависимости термодиффузионной колонны от давления находящегося в ней газа является убедительным доказательством достоверности рассмотренной модели процесса разделения. Для повышения разделительной способности термодиффузионных колонн в литературе предлагаются различные усовершенствования к их конструкциям. Так, для уменьшения паразитного перемешивания рекомендуют в ходе процесса осуществлять вращение внешней или внутренней трубки колонны (типа коаксиальных цилиндров) или обеих одновременно. С целью снижения конвективного перемешивания в зазор между трубками иногда вводят перегородки (шайбы). Установлено также, что интенсивность конвективного перемешивания в колонне заметно снижается, если зазор между трубками заполнен насадкой. Но и при этом требование об устранении возможной ацентричности нагреваемой и охлаждаемой стенок остается жестким, поскольку она является основной причиной возникновения нежелательного паразитного перемешивания в колонне. [c.178]

Термодиффузионные колонны конвекционного типа непрерывного действия [c.41]

Значительные исследовательские и конструктивные разработки в этой области были проведены фирмой Стандарт ойл оф Огайо . Эта фирма имеет большое число патентов на термодиффузионные колонны непрерывного действия. Так, описан аппарат [16] с параллельными вертикальными стенками, в который разделяемая смесь подается посредине высоты стенок. Разделенные продукты в виде двух фракций отбираются с обоих концов колонны. Опубликовано [39] превосходное исследование, работы пластинчатой колонны непрерывного действия рассмотренного выше [16] типа с центральной подачей исходной смеси. Аналогичные исследования были проведены [И] на аппарате типа труба в трубе, обладающем в основном совпадающими характеристиками. [c.41]

Колонны с нагреваемой проволокой. Принципиальная схема конструкции одной из таких колонн приведена на рис. 44. Колонна представляет собой закрытую с обоих концов вертикальную трубку 1 (обычно стеклянную), окруженную холодильником, по которому циркулирует хладоагент (водопроводная вода). Охлаждаемая поверхность трубки служит холодной стенкой. По оси трубки проходит проволока 2, нагреваемая электрическим током, которая играет роль горячей стенки проволока натягивается с помощью спирали 5, которая компенсирует тепловое расширение проволоки. Горячий газ, окружающий проволоку, поднимается в верх трубки, вдоль стенки трубки движется вниз холодный поток газа. Вследствие этого в трубке имеет место противоток. с образованием потоков на концах 4 и 6. Под влиянием разности температур легкие молекулы из холодного потока диффундируют в горячий поток, а тяжелые молекулы — в обратном направлении. Следовательно, между потоками происходит массообмен, в результате чего процесс разделения становится многоступенчатым однократный эффект разделения умножается подобно тому, как это имеет место в других противоточных процессах. Краны 7 и 5 служат для ввода разделяемой смеси и для отбора продукта. Диаметр трубки обычно составляет 7—12 мм, а диаметр проволоки — 0,3—0,5 мм. Преимуществом таких колонн является их конструкционная простота. Именно с помощью такого типа колонн в 1938 г. К. Клузиусу и Г. Диккелю впервые удалось применить принцип противотока к термодиффузионному разделению смесей водорода и углекислого газа, гелия и брома, для концентрирования [c.170]

С началом Второй мировой войны и развёртыванием национальных проектов по созданию атомного оружия разделение изотопов урана приобрело громадное значение. Экспериментальные работы по разработке различных типов газовых центрифуг для этой цели были продолжены в Германии и начаты в США в рамках Манхэттенского проекта. В это время другой нобелевский лауреат П. Дирак выполнил фундаментальные теоретические исследования процесса разделения изотопов в газовой центрифуге. К. Коэн с сотрудниками обобщили теорию Онзагера, разработанную для расчёта эффективности разделения в термодиффузионной колонне, на случай газовой центрифуги. Эти теоретические разработки позволили построить общую математическую теорию и определить пути оптимизации разделения изотопов на газовых центрифугах [3]. [c.169]

Исключительную ценность имеет статическое термодиффузионное разделение жидких смесей как метод анализа сложных углеводородных фракций, в частности высокомолекулярных [27—29]. Поскольку термодиффузионпое разделение основывается па различии формы молекул, этот процесс идеально применим для определения структур, содержащихся в сложных смесях. Было исследовано [12] разделение в одиночной статической колонне описанного выше типа трех масляных фракций, а именно мидконтинепт-ского нейтрального дистиллята, его фурфурольного экстракта и рафината. [c.36]

Термодиффузионный метод успешно применяется при разделении некоторых типов полимеров [15—17], в аналитической нефтехимии [18]. В частности, при очистке дистиллата нефти (температура кипения 150°) от серных соединений в термодиффузионной колонне длиной 1,5 м получены фракции, [c.259]

При термодиффузии элементарный эффект (разность в составе смесей, расположенных вблизи холодной и горячей стенок) значительно меньше, чем при других диффузионных процессах, так что применение колонны для получения нужной степени разделения совершенно необходимо. Термодиффузионные аппараты типа ступени никогда не применялись для разделения и использовались исключительно для измерения коэффициентов термодиффузии. В некоторых конструкциях термодиффузионной колонны Клузиуса-Диккеля высота единицы переноса составляла менее 15 мм, а одна колонна имела более 800 ступеней разделения. Однако и при столь высокой эффективности одна колонна часто оказывается недостаточной, и для разделения смесей изотопов приходится применять каскад термодиффузионных колонн. [c.503]

С того времени, как Клюзиус п Диккель выдвинули идею использования тепловой кснвекции в процессе термической диффузии, большой объем экспериментальных работ по непрерывному разделению был проведен в конвекционных колоннах. Конвекционные аппараты термодиффузионного разделения могут быть или типа труба в трубе, или собраны из вертикальных плоских пластин. В оборудовании обоих типов могут применяться различные схемы движения потоков, но здесь обсуждение ограничивается так называемыми колоннами с центральной подачей питания [14, 15]. Разделительная эффективность всех схем детально анализируется в следующем разделе. [c.41]

Практически все экспериментальные исследования термической диффузии до 1939 г. были посвящены выделению неорганических растворенных веществ из водных растворов или разделению смесей газов различного молекулярного веса [26, 34]. Операции разделения этого типа, по-видимому, протекают в соответствии с кинетической теорией [4], которая утверждает, что крупные и тяжелые молекулы уносятся от горячей стенки в большей мере, чем мелкие и легкие молекулы поэтому тяжелые молекулы должны концентрироваться у холодной стенки. В литературе опубликован обзор [30] процессов разделения газообразных изотопов, протекающих в соответствии с этой теорией [4]. При работах с неорганическими водными растворами [23] удалось осуществить разделение изотопов цинка различной массы оказалось, что отношение цинк-64 цинк-68 в верху и в низу конвекционной колонны после термодиффузионного разделения равно соответственно 3,2 и 2,7. Следовательно, тяжелый изотоп в этом случае концентрировался внизу. Одновременно было показано, что при разделении смесей тяжелой и обычной воды тяжелая вода (окись дейтерия DaO) также концентрируется в низу колонны. Опубликованы [22] результаты разделения смесей гексадейтерированного и обычного бензолов в жидкой фазе и в этом случае дейтерированный бензол концентрировался внизу. При этом разделение дейтерированного и обычного бензолов осуществлялось в 10 раз легче, чем разделение тяжелой и обычной воды. [c.29]

Обращает на себя внимание высокое содержание бензольных углеводородов во фракциях термодиффузионного разделения нафталиновых углеводородов содержится несколько меньше, а фенантреновых особенно много в погоне 350—400 °С (они превалируют над бензольными и нафталиновыми). Все три типа ароматических углеводородов в термодиффузионных фракциях по высоте колонны в каждом погоне распределяются неравномерно (см. табл. 6). Одинаковая общая формула погона 350—400 С объясняется возрастанием (от 1-й к 10-й) бензольных колец с большим числом нафтеновых циклов и одновременным снижением фенантреновых углеводородов. [c.194]

Описанный принцип работы относится к термодиффузион-ным колоннам статического действия типа труба в трубе два строго вертикальных коаксиальных цилиндра с малым постоянным зазором, заполненным разделяемой жидкостью одна стенка зазора нагревается, а вторая охлаждается. [c.98]

Преимуществом таких колонн является их конструктивная простота. Именно с помощью такого типа колонн в 1938 г. К. Клу-зиусу и Г. Диккелю [72] впервые удалось применить принцип противотока к термодиффузионному разделению смесей водорода и углекислого газа, гелия и брома для концентрирования кислорода в воздухе, тяжелого изотопа N6 в обычном неоне, изотопа С1 в хлористом водороде. В последующих опытах [2, 3], используя систему колонн общей длиной около 36 м, авторы достигли очень хорошего разделения Н С] и Н С1 друг от друга в обычном хлористом водороде (в верху колонны — 96% Н С1, в низу колонны — 99,4% Н С1). Полученная в их опытах величина фактора разделения ( 4000) позволила оценить значение [c.297]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология