Массообмен при ректификации в колоннах с ППН

В интересующем же нас случае глубокой очистки веществ ректификацией в насадочных и пленочных колоннах, жидкая фаза в которых распределена в виде тонкой пленки, можно полагать, что скорость диффузии в такой пленке достаточно высока для быстрого выравнивания состава пленки по ее толщине и, следовательно, ско>рость межфазового массообмена в колонне будет определяться скоростью диффузии в паре, т, е. основное диффузионное сопротивление массообмену в колоннах указанных типов при обычно реализуемых условиях будет оказывать паровая фаза, и выражение, определяющее ВЕП, запишется как [c.73]

ТАРЕЛЬЧАТЫЕ АППАРАТЫ, массообменные вертикальные колонные аппараты, снабженные расположенными одна над другой поперечными перегородками, или тарелками, с помощью к-рых по высоте колонны осуществляется многократный дискретный контакт газа (пара) с жидкостью. Организованное движение фаз на тарелках м. б. прямо-, противо- или перекрестноточным, а также смешанным при общем противотоке фаз по колонне (газ либо пар поднимается вверх, жидкость стекает вниз). В зависимости от назначения массообменного процесса (см., напр.. Абсорбция, Газов осушка, Массообмен, Ректификация, Экстракция жидкостная) в колонном аппарате устанавливают 1-100 тарелок и более. [c.497]

Ректификация является наиболее совершенным видом перегонки. В качестве нижнего УОП используется испаритель (куб колонны), а верхним УОП является конденсатор (дефлегматор). Пар из испарителя поднимается по колонне, контактируя со стекающей по колонне жидкостью (флегмовый поток), которая образуется в верхнем УОП из поступающего в него пара. Для улучшения условий массообмена между жидкостью и паром в колонне размещают контактные (массообменные) устройства. В качестве этих устройств, увеличивающих поверхность массообмена и влияющих на величину коэффициента массопередачи, используют различные типы насадок (кольца, спирали, рулоны из сетки и т.д.) и тарелок (ситчатые тарелки, колпачковые, инжекционные). В зависимости от типа массообменного устройства колонны называются насадочными или тарельчатыми. [c.271]

Новочеркасский электродный завод выпускает колонны из пропитанного графита для охлаж ения промышленных газов, абсорбции, десорбции, ректификации и других тепло- и массообменных процессов. Колонны собираются из царг на прокладках при помощи промежуточных фланцев и стяжных шпилек. Уплотнения выполняются из химически стойких и термостойких резиновых и пластмассовых материалов. Для неразъемных соединений применяют замазку типа арзамит. Колонны разделяются на отсеки решетками с насадкой из колец Рашига или тарельчато-колпачковыми устройствами. Колпачки и насадку выполняют из графитопласта АТМ-1. [c.83]

То обстоятельство, что массообмен в колонне идет в основном в барботажном слое на тарелках, делает возможным осуществить с помощью ДТК моделирование в малом масштабе процесса непрерывной ректификации смесей на заводских барботажных колоннах. [c.260]

НОЙ селективностью. Поэтому для более полного разделения газов приходится прибегать к созданию многостадийных установок (каскадов) с промежуточным компримированием и рециркуляцией части потоков, что отрицательно сказывается на технико-экономиче-ских показателях процессов мембранного разделения. Качественно новой концепцией является принцип разделения с использованием установок колонного типа — мембранных колонн непрерывного действия. Следует отметить, что принцип действия таких установок аналогичен работе массообменных аппаратов с непрерывным контактом фаз, широко применяемых в процессах ректификации, экстракции, абсорбции (рис. 6.13) [24]. [c.215]

Насадочные колонны для массообменных процессов между газом и жидкостью чаще всего работают в пленочном режиме. Максимальная межфазная поверхность в этом случае равна поверхности элементов насадки, однако в действительности она обычно меньше по следующим причинам. Во-первых, часть поверхности насадки может быть не смочена жидкостью. Во-вторых, часть жидкой фазы внутри насадки пребывает в аппарате длительное время и вследствие этого находится в равновесии с газом. Межфазную поверхность, образованную этой застойной жидкостью, называют статической. В процессах абсорбции, десорбции, ректификации она является неактивной эффективная удельная поверхность контакта фаз равна разности между смоченной и статической поверхностью насадки а = —Сст- [c.50]

Массообменные процессы. Эта группа процессов отличается значительной сложностью по сравнению с предыдущими и соответственно большим числом моделей для их расчета. Массообменный процесс в большинстве случаев (ректификация, экстракция, абсорбция, кристаллизация) является системой, включающей как необходимые другие аппараты (например, теплообменники, конденсаторы, декантаторы и т. п.). Поэтому и математические модели как для описания, так и для алгоритмизации являются более сложными. Рассмотренные ранее модели структуры потоков и теплообмена могут использоваться при описании массообменных процессов на ступени разделения (тарельчатые колонны) и в слое насадки (насадочные колонны). При описании массообменного процесса уравнения гидродинамической структуры потоков фаз (см. табл. 4.4) должны быть дополнены членом, учитывающим массоперенос компонента через поверхность раздела фаз, например, в матричном выражении [c.129]

Математические модели ректификационных колонн, основанные на замене реальных тарелок теоретическими ступенями разделения, получили широкое распространение в практике проектных расчетов, поскольку позволяют вести расчет колонны без учета гидродинамической обстановки на тарелках. По существу эти модели (см. табл. 14, модели 3, 5 и 6) представляют собой попытку замены описания ректификационной колонны описанием аппарата с полной конденсацией пара на ступенях разделения. До некоторой степени это отражает свойства процесса ректификации, поскольку взаимодействие паровой и жидкой фаз, имеющих различные температуры, сопровождается явлениями конденсации. Вместе с тем такая замена, по существу, игнорирует межфазный массообмен, который также влияет на работу ректификационной колонны. [c.302]

Неодинаковое поверхностное натяжение компонентов смеси может даже заметно отразиться на ходе процесса разделения в насадочной колонне [8]. Если в процессе ректификации бинарной смеси по мере отбора дистиллята поверхностное натяжение а флегмы увеличивается (такие смеси называют положительными), то массообмен может быть значительно более интенсивным, чем при разделении смесей, при ректификации которых поверхностное натяжение флегмы постепенно уменьшается (такие смеси называют отрицательными). Если смесь отрицательна, то поток жидкости, омывающий насадку, дробится на мелкие струйки и капли. Разумеется, этот эффект проявляется лишь в том случае, когда соблюдается условие Да > 3 дин/см. Смеси компонентов, для которых коэффициенты поверхностного натяжения различаются менее чем на 3 дин/см, называются нейтральными. [c.46]

В качестве головного и кубового продуктов можно отбирать и смеси различных компонентов, как показано на рис. 86 для колонны I. В дистилляте получают фракцию С4—Се, а в кубе — фракцию С,—Сд следовательно, граница раздела смеси лежит между компонентами и С,. В этом случае прежде всего выбирают кривые равновесия для крайних пар компонентов, т. е. для С4—С, и С,—Са, и рассчитывают число теоретических ступеней разделения и другие условия ректификации, необходимые для обогащения смеси до % = 95% (мол.) при непрерывном режиме работы колонны. Для двух полученных чисел ступеней вычисляют среднее значение. За основу можно взять также кривую равновесия для смеси Се—С,, поскольку количественно фракция С4—Сд преобладает, а компонент Сд почти не участвует в массообмене. [c.134]

Тарельчатые колонны. В тарельчатой колонне процесс ректификации осуществляется путем многократного ступенчатого контактирования паровой и жидкой фаз. Основной массообмен происходит на тарелках и только незначительный — в свободном объеме колонны. [c.133]

Перегонка с ректификацией дает более высокую четкость разделения смесей по сравнению с перегонкой с дефлегмацией. Основой процесса ректификации является многократный двусторонний массообмен между движущимися противотоком парами и жидкостью перегоняемой смеси. Этот процесс осуществляют в ректификационных колоннах. Для обеспечения более тесного соприкосновения между встречными потоками пара и жидкости ректификационные колонны оборудованы контактными устройствами — тарелками или насадкой. От числа таких контактов и от количества флегмы (орошения), стекающей навстречу парам, в основном зависит четкость разделения компонентов смеси. [c.67]

Массообменные процессы (ректификация, абсорбция, экстракция и др.) относятся к наиболее энерго- и металлоемким более 50% энергии расходуется на их осуществление, около 15% от общей массы оборудования технологической линии составляют колонные аппараты. [c.323]

В химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности массообменные аппараты составляют значительную долю всего оборудования, Конструкции массообменных аппаратов весьма разнообразны. Ниже рассмотрены наиболее типичные для процессов ректификации и абсорбции колонные аппараты, а также экстракторы и сушилки. [c.69]

После установки на фундаменте тарельчатый или насадочный аппарат выверяют по высоте и вертикальности, после чего закрепляют фундаментными болтами. От точности установки аппаратов по вертикали во многом зависит эффективность работы тарелок и насадки массообменных колонн (четкость разделения продуктов переработки на компоненты при ректификации или степень поглощения компонентов при абсорбции). [c.337]

В зоне ввода исходного газа адсорбированная фаза по составу близка к составу равновесного с исходным газом адсорбата и, следовательно, содержит наряду с извлекаемыми компонентами и компоненты легкой фракции. Для получения извлекаемых компонентов высокой чистоты необходимо удалить с поверхности адсорбента компоненты легкой фракции. Этот процесс и осуществляется в зоне 3, названной зоной ректификации, где протекает массообмен, схожий с процессом ректификации в нижней части ректификационной колонны. [c.291]

Каждый массообменный аппарат носит наименование конкретного, целенаправленного массообменного процесса. Так, например, ректификационная колонна,— это аппарат, в котором происходит процесс ректификации, т. е. массообмен между жидкой и паровой фазами для четкого разделения компонентов адсорбер — аппарат, в котором протекает процесс адсорбции, т. е. массообмен между твердой и жидкой фазами для извлечения из смеси нужных компонентов экстрактор — аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т. е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов и т. д. [c.120]

Ректификационными колоннами называют вертикальные цилиндрические аппараты, предназначенные для четкого разделения смеси двух взаимно растворимых жидкостей с получением целевых продуктов требуемой концентрации. Такое разделение обеспечивается в результате процесса ректификации, под которым понимают двусторонний массообмен между двумя фазами растворов, одна из которых паровая, другая — жидкая. Диффузионный процесс разделения жидкостей ректификацией возможен при условии, что температуры кипения жидкостей различны. Для осу- [c.121]

В третьем разделе даны основы теории и расчета массообменных аппаратов, в которых в основном происходят диффузионные процессы. Кратко изложены теория сушки, методика расчета сушильных устройств и даны примеры расчетов воздушной и газовой сушилок. Приведены основные зависимости для расчета процесса ректификации и пример расчета ректификационных колонн тарельчатого н насадочного типов. Кратко описаны закономерности процесса, методика и пример расчета абсорбционной колонны. Изложены основы расчета экстракторов для жидкостей и твердых тел. [c.4]

Процесс ректификации является массообменным процессом, протекающим в колонном контактном аппарате. В этом аппарате происходит двусторонний обмен между противоточно движущимися парами и жидкостью, содержащими разделяемые компоненты. [c.8]

При Ц. р. массообменных процессов периодически изменяют расход одной из фаз. В случае ректификации при периодич. изменении расхода пара или флегмы средняя за цикл движущая сила процесса повышается по сравнению ср стационарным режимом, поскольку концентрация в-в на тарелках приближается к равновесной лишь в конце цикла, межтарельчатое перемешивание снижается и скорость пара может непродолжительно (в пределах цикла) превышать скорость захлебывания достигаемого благодаря инерционности жидкости). В результате заданная степень разделения м. б. достигнута при меньшей (чем при стационарном режиме) высоте колонны. Ц. р. перспективны также для осуществления экстракции, абсорбции, фильтрования и др. [c.679]

Колонные аппараты для массообменных процессов. Разнообразие свойств жидких и газовых сред, в которых протекают массообменпые процессы при ректификации, абсорбции, экстракции и дистилляции в различных отраслях химической иромьпплен-иости, потребовало применения специальных конструкций колонной аппаратуры. [c.44]

Тарелки. Тарелки — основные элементы колонного аппарата, определяющие размеры и качество его работы. Рассмотрим новые копструкции тарелок К15лониых аппаратов, применяемых при ректификации, дистилляции и других массообменных процессах. [c.96]

Процесс разделения осуществляется в аппаратах, называемых ректификационными колоннами, путем многократного контакта неравновесных потоков пара и жидкости. Отличие процесса ректификации от рассмотренных массообменных процессов состоит в том, что массообменивающиеся неравновесные потоки пара и жидкости не независимы, а формируются из питания в самом процессе, Это формирование обусловлено разными температурами кипения (испарения) разделяемых компонентов и изменением температуры по высоте колонны. [c.103]

Одним из подходов к созданию математических моделей, универсальных по классам аппаратов (ректификация, абсорбция, экстракция, азеотропно-экстрактивная ректификация), является метод декомпозиции, заключающийся в представлении общей модели как совокупности элементарных частей [88, 101]. Декомпозиция технологической схемы, включающей различные массообменные аппараты, состоит в разделении ее на массообменные секции и вспомогательное оборудование и выделении из общей системы уравнений математического описания отдельных частей, соответствующих этим секциям с учетом взаимосвязей между ними. Под массообменной секцией понимается физическая последовательность отдельных массообменных элементов, взаимосвязанных друг с другом и не имеющих промежуточных входов и выходов массы и тепла — все входы и выходы сосредоточены на ее концах. При таком определении количество секций зависит от количества и расположения вводов питания и боковых отборов потоков, а различия между ними заключаются, во-первых, в моделях фазового равновесия и массопередачи на ступенях разделения и, во-вторых, в подсоединяемом к секциям вспомогательном оборудовании для ректификационных колонн это кипятильник и дефлегматор, для экстракционных колонн — декантаторь и т. д. [c.398]

При моделировании процесса ректификации с использованием механизма массопередачи единственным практически применяемым в настоящее время методом служит метод потарелочного расчета в направлении от куба к дефлегматору по всей колонне. Обратное направление счета связано с необходимостью решения для каждой тарелки системы трансцендентных уравнений, что обусловлено структурой уравнений, описывающих массообмен на тарелке (см. табл. 15, модели 1, 2, 4). Для обеспечения устойчивости схемы счета в одном направлении разработаны эффективные алгоритмы, не требующие существенного увеличения памяти машины и в некоторых случаях даже сокращающие общае время решения. [c.308]

Изменение давления иногда сопровождается изменением физико-химических свойств разделяемой смеси, а также гидродинамики потоков жидкости и пара. Например, ири ректификации в кольцевом зазоре между вращающимся внутренним цилиндром и неподвижным внешним цилиндром применение вакуума приводит к ослаблению интенсивности или полному исчезновению вихрей Тейлора в паровой фазе, благоприятствующих массоиереносу. Затухание вихрей Тейлора происходит вследствие повышения кинематической вязкости паров. В итоге эффективность колонны заметно снижается (см. Шафрановский А. В., Ручинский В. Р. Теор. основы хим. технол. 1971, т. V, № 1 Олевский В. М., Ручинский В. Р. Роторно-пленочные тепло- и массообменные аппараты. М.. Химия, 1977. — Прим. ред. [c.84]

Следует указать, что невозможно достаточно полно описать основные закономерности процесса разделения в насадочной колонне, если оперировать только такими величинами, как высота, эквивалентная т еоретической ступени или единице переноса. Зицман [159] показал, что массообмен в насадочной колонне протекает тем интенсивнее, чем легче проникают компоненты из ядра одной фазы к границе раздела жидкость — газ и оттуда далее в ядро другой фазы. Поэтому необходимо принять во внимание два диффузионных сопротивления, а именно при массопере-носе внутри паровой фазы и при массопереносе внутри жидкой фазы. Диффузионные сопротивления зависят от среднего пути переносимого вещества в соответствующей фазе, от степени перемешивания фазы в точках контакта между насадочными телами, от турбулентных завихрений и других факторов, которые уже были обсуждены в разд. 4.2. Соотношение между диффузионными сопротивлениями в газовой и жидкой фазах, экспериментально измеренные Зицманом для семи различных типов насадки, указаны в табл. 17. Из данных табл. 17 следует вывод, что вклад диффузионного сопротивления газовой фазы в общее сопротивление массопереносу при ректификации может составлять от 9 до 96%. [c.119]

На втором этапе концепции предусматривается дополнительный тех1гологический прием повышения эффективности вновь разработанных массообменных аппаратов и включает использование нового способа ректификации с нестационарным (циклическим) движением жидкости, начиная с верха колонны до куба, без значительных капитальных затрат к использованием ЭВМ для подачи управляющего сшнала па регулирующий клапан подачи флегмы и питания в колонну [c.169]

Осушка растворителя. Водный раствор МП из емкости Е-0 (II) задирается насосом Н-9 (40) и подается в середину осушительной колонны К-9 (9). Расход регулируется по заданию в зависимости от уровня в емкости. В нижнхш часть колонны К-9 поступают пары МП с верха первой испарительной колонны экстрактного раствора К-5. В колонне происходит смешение паров с жидкостью и ректификация (тешго-массообменный процесс). На верхнш тарелку подается орошение насосом Н-14 (41) из емкости Е-4 (12). С верха колонны пары отводятся КВО-1,2 в емкость Е-4. В схеме предусмотрен дополнительный ввод тепла вниз К-9 циркулирующим потоком Ш. С низа колонны К-9 сухой растворитель поступает на прием насоса Н-5 (42), от которого один поток направляется через теплообменник Т-8г (22Х АВО-3,4 в емкость Е-3, а другой поток через теплообменник Т-12 (24) в нижнюю часть К-9. Балансовое количество водяных паров с верха К-9 направляется вниз абсорбера К-7. Расход регулируется по заданию в зависимости от уровня в Е-4. [c.7]

Такой процесс в промышленности осуществляют в ректификационной колонне. Движущийся вверх поток нагретых паров контактирует со стекающим вниз потоком сконденсированной в холодильнике жидкости, на специальных контактных устройствах (ректификационных тарелках). На каждой тарелке происходит постоянный массообмен и теплообмен. В результате теплообмена из жидкости испаряются легкоки-пящие фракции уходя в паровую фазу, а часть паров, конденсируясь, переходит в контактируемую с ними флегму Пары, уходящие с тарелки, обогащаются низкокипящими компонентами, а жидкость — высо-кокипящими. Чем больше в колонне тарелок, тем больше контактов, тем четче будет разделение на фракции. Четкость ректификации в ректификационной колонне зависит от числа тарелок и количества жидкости (орошения). [c.21]

Схема массообменного устройства одного из таких колонных аппаратов для противоточной молекуляр-дистилляции молеку-т лярнои ректификации ), [c.104]

Несмотря на кажующуюся простоту метода противоточной кристаллизации из расплава, осуществляемый в кристаллизационной колонне процесс разделения имеет довольно сложную природу. Во-первых, помимо эффекта разделения, имеющего место при образовании твердой фазы в кристаллизаторе колонны, в общий эффект разделения будет входить и эффект отмывки кристаллов от захваченной (окклюдированной) жидкости движущимся противотоком расплавом. Во-вторых, в колонне идет процесс частичной перекристаллизации подобно тому, как в ректификационной колонне может иметь место частичные конденсация пара и испарение жидкости непосредственно в ректифицирующей части. И, в-третьих, поскольку движующиеся противотоком по колонне твердая и жидкая фазы находятся в контакте друг с другом, между ними будет происходить диффузионный массообмен, аналогичный диффузионному массообмену между жидкостью и паром в ректификации. Одновременно в кристаллизационной колонне протекают и другие явления, такие, как, например, изменение среднего размера кристаллов и ДОЛИ твердой фазы. Все это в целом затрудняет решение задачи оценки общего эффекта разделения в колонне. Этим и объясняется то, что для описания процесса противоточной кристаллизации в литературе предложены различные модели массообмена, каждая из которых основана на том или ином допущении об основной лимитирующей стадии процесса. [c.133]

Дифференциальная перегонка и тем более однократное испарение не могут дать полного разделения смеси. Правда, в первом случае можно получить почти чистый компонент, однако количество его будет ничтожным. Тонкое разделение осушествляется путем ректификации, представляющей сочетание последовательных испарений и конденсаций (рис. 103). Этот процесс проводится в ректификационных колоннах, схема действия которых показана на том же чертеже. Принцип процесса ректификации сводится к следующему. Если жидкость состава Ь и пар состава V, поступающие на данную тарелку, не находятся в равновесии, то между ними происходит тепло- и массообмен. Результатом этих процессов будет 1) смещение состава пара и состава жидкости в направлениях, указанных стрелками 2) охлаждение пара, приводящее к частичной его конденсации (точка Я ), и нагревание жидкости, вызывающее частичное ее испарение (точка Р"). Таким образом, восходящий поток пара, теряя в результате контакта с жидкостью высококипящип компонент и приобретая легкокипящий компонент, обогащается им жидкость же, стекающая по мере накопления ее на тарелках по переливным трубкам вниз, постепенно обогащается высококипящим компонентом. При достаточном количестве тарелок, число которых рассчитывается на определенную полноту разделения, можно получить пар с минимальным содержанием труднолетучего компонента. При необходимости получения смеси определенного состава пар (жидкость) отбирается на определенной высоте колонны. [c.294]

Ректификация, в которой дистпллат представляет собой азеотропную смесь, в особенности ректификация с намеренным добавлением постороннего вещества, повышающего относительную летучесть компонентов первоначальной смеси ) Жидкая смесь, имеющая состав, который при данном давлении соответствует экстремуму (максимуму или минимуму) па кривой зависимости температуры кипения от состава азеотропная смесь образует при испарении пар того же состава, что и жидкость Нарушение нормального режима, возникающее при противоточном массообмене и состоящее в том, что в насадочной колонне флегма стекает вниз пе равномерно распределенной, а с образованием отдельных ручейков . В результате каналообразования нарушается равномерное смачивание пасадки и противоточпое взаимодействие жидкости и паров [c.555]

Каждый массообменный аппарат носит наименование конкретного, целенаправленного массообменного процесса. Так, например, peктйфикaциoннai колонна - это аппарат, в котором происходит процесс ректификации, т.е. мас-сообмен между жидкой и паровой фазами для четкого разделения компонентов адсорбер - аппарат, в котором протекает процесс адсорбции, т.е. массо-обмен между твердой и жидкой фазами для извлечения из смеси нужных компонентов экстрактор - аппарат, в котором осуществляется процесс экстракции, т.е. массообмен между двумя жидкими фазами для удаления из смеси нежелательных компонентов и т.д. Так, путем ректификации из нефти получают различные продукты бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, масляные фракции. Для извлечения ароматических углезодородов из бензиновых фракций, при производстве масел, применяется процесс экстракции. [c.159]

Принципиальное устройство тарельчатой колонны подсказывается тем, что в ней процесс ректификации осуществляется путем многократного ступенчатого контактирования паровой и жидкой фаз. Для этой цели она снабжается спе-пиальными устройствами - тарелками, на которых в основном и происходит массообмен, если не считать незначительного массообмена а свободном объеме колонны. Тарелки монтируют гopизoнтaJ ьнo внутри колонны. [c.163]

НАСАДКИ в химической технологии, тела раэл. формы, помещаемые в колонный аппарат с целью создания развитой пов-сти контакта между в.чаимодействуюищми потоками фаз и уве/и1чення в результате этого эффективности теплообмена и массообмена. Используются в ряде химнко технол. процессов — абсорбции, ректификации, экстракции, конденсации и др. В насадочных массообмениых аппаратах жидкость тонкой пленкой покрывает Н. и стекает по ней, при этом пов еть контакта с газообразной фазой определяется нов-стью Н., св-вами жидкости и гидродинамич. режимом. [c.360]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология