насадочные ректификационные колонны

В таких колоннах обычно применяется кольцевая насадка. Недостатки насадочных абсорберов несущественны при ректификации, так как в этом процессе не требуется отвода тепла, а количество орошающей жидкости обычно достаточно велико. В укрепляющей колонне количество жидкости меньше количества поднимающихся паров на количество отводимого дистиллята, в исчерпывающей же колонне количество жидкости больше, чем в укрепляющей, на количество вводимой смеси.

Неравномерное распределение жидкости по сечению колонны может привести к недостаточно четкому разделению компонентов, особенно при большом диаметре колонны. Низкое гидравлическое сопротивление посадочных колонн существенно лишь при ректификации в вакууме.

Насадочные ректификационные колонны применяются главным образом небольшого диаметра (примерно до 1 м), а также при ректификации в вакууме и для разделения химически агрессивных веществ.

 

Барботажные ректификационные колонны

Барботажные ректификационные колонны применяются с колпачковыми, ситчатыми и провальными тарелками. Значительное сопротивление барботажных колони при ректификации обычно несущественно (кроме процесса ректификации в вакууме), так как вызывает лишь некоторое повышение давления и, следовательно, температуры кипения в нижней части колонны и не связано с дополнительным расходом энергии.

Барботажные колонны являются наиболее распространенными ректификационными аппаратами благодаря возможность разделения в них компонентов с любой степенью четкости. Чаще всего применяются колонны с колпачковыми тарелками. Колонии с ситчатыми и провальными тарелками применяются при разделение незагрязненных жидкостей в установках, работающих с постоянной нагрузкой.

 

Теплообменные устройства ректификационных колонн (кубы и дефлегматоры)

Куб периодически действующей колонны обычно выполняют в виде вертикального или горизонтального котла с змеевиком для обогрева. Емкость куба должна быть рассчитана на количество всей смеси, перегоняемой за одну операцию

В колоннах непрерывного действия куб служит лишь для испарения части стекающей вниз жидкости и является, таким образом, кипятильником. По устройству такие кипятильники сходны с кипятильниками выпарных аппаратов. При небольших поверхностях теплообмена применяют кипятильники с обогревом при помощи змеевика или в виде горизонтальной трубчатки, пронизывающей нижнюю часть колонны, причем греющий пар пропускается по трубам.

При больших поверхностях теплообмена применяют выносные кубы с естественной циркуляцией теплоносителя, аналогичные по устройству выпарным аппаратам с выносным кипятильником.

Дефлегматоры выполняются обычно в виде вертикальных или горизонтальных кожухотрубных теплообменников. Чаще всего вода проходит по трубам, пары движутся в межтрубном пространстве. Иногда пары пропускают по трубам, а воду — в межтрубном пространстве.

 

VI Адсорбция

Адсорбция представляет собой процесс поглощения газов, паров или жидкостей поверхностью пористых твердых тел – адсорбентов.

Процессы адсорбции являются избирательными и обратимыми. Это значит, то каждый поглотитель обладает способностью поглощать лишь определенные вещества и не поглощает (или поглощает лишь в незначительной степени) другие вещества, содержащиеся в газовой смеси или растворе, а поглощенное вещество всегда может быть выделено из поглотителя путем десорбции — процесса, обратного адсорбции.

Адсорбенты отличаются весьма высокой пористостью, вследствие чего их поверхность очень велика. Наиболее распространенными адсорбентами являются активированный уголь и гель кремневой кислоты (силикагель). Адсорбенты применяются в виде зерен размером 2—8 мм или в пылевидном состоянии (размер частицы 50 — 200 мк).

Процессы адсорбции протекают в неподвижном или перемещающемся слое зернистого адсорбента, или в кипящем (псевдосжиженном) слое. В последнем случае адсорбенты могут находиться в виде «стационарного» слоя внутри аппарата или циркулировать через аппарат.

Адсорбция в слое движущегося адсорбента и особенно в кипящем слое протекает значительно интенсивнее, чем в неподвижном слое, и может проводиться в более компактной аппаратуре.

Благодаря огромной удельной поверхности адсорбентов (поверхность на единицу объема) при адсорбции возможны очень большие скорости поглощения и полное поглощение компонентов, выделение которых путем абсорбции было бы невозможно из-за малой концентрации их в смеси. Поэтому адсорбция является эффективным способом разделения «бедных» смесей, содержащих незначительное количество поглощаемых веществ, а также смесей, состоящих из компонентов, очень близких друг к другу по химическим и физическим свойствам.

Процессы адсорбции широко применяются для очистки иосушки газов, для разделения смесей газов и паров, например смесей газообразных углеводородов, для улавливания из парогазовых смесей паров ценных органических веществ (бензола, бензина, ацетона и др).

 

Устройство адсорберов

Для проведения процессов адсорбции применяются адсорберы следующих типов:

1) с неподвижным зернистым адсорбером;

2) с движущимся зернистым адсорбером;

3) с кипящим (псевдосжиженным) слоем мелкозернистого адсорбента.

 

VII Сушка

Тепловая сушка, или просто сушка, представляет собой процесс удаления влаги из твердых влажных материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров. Сушка является наиболее распространенным способом удаления влаги из твердых и пастообразных материалов и проводится двумя основными способами:

1) путем непосредственного соприкосновения сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов) с высушиваемым материалом — конвективная сушка;

2) путем нагревания высушиваемого материала тем или иным теплоносителем через стенку, проводящую тепло, — контактная сушка.

Принципиальные схемы сушки этими способами показаны на рис. 12.

 

Сушка производится также путем нагревания высушиваемых материалов токами высокой частоты (диэлектрическая сушка) или инфракрасными лучами (радиационная сушка).

В особых случаях применяется сушка некоторых продуктов в замороженном состоянии при глубоком вакууме — сушка возгонкой, или сублимацией.