4. Выбор типа эпюрационной колонны

Назначение:

Эпюрационная колонна предназначена для выделения эфиро-альдегидной фракции из спиртового конденсата.

Устройство:

Часть колонны, где идет извлечение легколетучего компонента, расположенную ниже ввода исходной смеси, называют исчерпывающей частью. Верхняя часть колонны, где идет повышение концентрации легколетучего компонента, называют укрепляющей частью.

Эпюрациооная колонна предстваляет цилиндрический вертикальный аппарат с эллиптической крышкой и днищем, состоящим из отдельных царг (8шт), скрепленных болтовыми фланцевыми соеденениями.

Внутри каждой царги установлены по 5 колпачковых тарелок.

Для осмотра и чистки тарелок с 1 и по 22 предусмотрены люки d=400мм. Люки плотно закрываются крышками при помощи болтов.

Некоторые крышки имеют смотровые круглые окна из термостойкого стекла, для наблюдения за состоянием деталей и процессом перегонки.

Самая нижняя царга колонны выпарной куб и поэтому она называется выпарной кубовой или кипятильной царгой.

Около днища кубовой царги размещены паровые барботёры.

d=250мм предназначен для впуска основного количества греющего пара для перегонки.

d=100мм служит для разогрева колонны в период ее пуска.

В кубовой царге имеется лаз d=500мм, штуцер для ввода эпюрата d=100мм, штуцера для впуска пара, для присоеденения указателя уровня и давления.

Исчерпывающая часть колонны содержит 20кипятильных тарелок.

Верхняя тарелка (19), исчерпывающей части колонны на которую подается питающая жидкость называется питательной.

В царге над питательной тарелкой предусмотрен штуцер (Д) для впуска спиртового конденсата (d=80мм).

Укрепляющая часть колонны состоит из 20 кипятильных тарелок.

Над последней царгой (над 40 тарелкой) имеется штуцер (Б) для впуска флегмы (d=40мм).

Колонна заканчивается эллиптической крышкой со штуцером в центре (А) для выпуска паров в дефлегматор.

Колонный аппарат устанавливается на фундамент с помощью юбки и опорного кольца и крепится к нему болтами.

На гидролизных заводах применяют преимущественно тарельчатые колонны колпачкового типа.

Тарелка колпачкового типа простейший конструкции представляет собой горизонтально расположенный диск, который имеет горловину, обращенную вверх, называемую воротником или паровым патрубком. Над горловиной укреплен колпак, диаметр которого больше диаметра воротника.

Колпак устанавливают так, чтобы между кромками колпака и плоскостью тарелки имелись зазоры.

Кроме колпака на тарелке имеется так называемый переливной стакан. Часть стакана приподнята над плоскостью тарелки на высоту нескл. Меньшую, чем высота воротника (60мм).

Высота парового патрубка должна превышать высоту переливного стакана не менее, чем на 10мм.

Вторая часть стакана опущена под плоскость тарелки на нижележащую тарелку, не достигая её, образует зазаор между кромками стакана и плоскостью этой же нижележащей тарелки.

Минимальная площадь поперечного сечения трубы переливного стакана должна быть такой, чтобы скорость стекания жидкости не превышала 0,2 м/с.

Площадь поперечного сечения всех паровых патрубков обычно составляет 10-15% от площади поперечного сечения колонны.

Для эпюрационной колонны площадь всех паровых патрубков составляет 0,12 от площади поперечного сечения колонны.

Площадь поперечного сечения 1 патрубка определяется по формуле:

f=(10-15)*Fk/n*100

n – число паровых патрубков на тарелке

Fk – площадь поперечного сечения колонны

Размер колпака устанавливают из расчёта создания одинаковых скоростей движения паров как в паровом патрубке, так и в зазорах, образуемых стенками колпака и патрубка.

Наличие гидравлического затвора на каждой тарелке, а также сопротивление, возникающее при прохождении паров через колпаки, создают перепад давления между верхней и нижней частями колонны.

Принцип работы:

Жидкость в кубовой части колонны кипит, подогреваемая теплотой конденсации глухого или острого пара.

Из этой жидкости, с низкой конц. легколетучего компонента, образуется пар, с более высокой концентрацией легколетучего компонента, близкой к равновесной конц.

Образующийся пар поднимается вверх, встречает на пути первую, вышележащую тарелку, проходит через её воротник, встречает колпак, продвигается вниз по кольцевому зазору и затем пробулькивает через слой жидкости, заполняющий тарелку до уровня переливного стакана.

Пары, пробулькивая через жидкость конденсируются в ней и за счёт теплоты конденсации, образуют новые пары, более богатые легколетучим компонентом.

Пробулькивание паров через жидкость или, как его называют, барботирование, происходит вследствие разности давления под тарелкой и над ней.

Величина разности давлений складывается из гидростатического давления слоя жидкости на тарелке и местных сопротивлений прохождению пара, которые создают воротник и колпак.

Конденсация пара при барботировании происходит вследствие меньшей температуры кипения жидкости на тарелке сравнительно с температурой кипения жидкости в кубовой царге.

Образовавшиеся пары, поднимаются на следующую тарелку, и далее процесс повторяется столько раз, сколько тарелок в колонне.

Навстречу парам, сверху вниз, стекает жидкость.

В исчерпывающей части, смесь, подлежащая разделению и флегма из укрепляющей части колонны.

Жидкость контактирует с барботируемым паром и далее через переливной стакан стекает на нижележащую тарелку, обеднённая легколетучим компонентом.

Т.о. на каждой тарелке происходит конденсация и образование новых паров и осуществляется массообмен между паровой и жидкой фазами.

В результате из верхней части колонны уходят пары с наибольшей концентрацией легколетучего компонента, а жидкость удаляется внизу, из кубовой части, лишённая этого компонента.

На каждой тарелке d=220мм расположены в шахматном порядке 10 колпаков и 2 переливные трубы d=250мм.

Кромки колпаков имеют зубцы шириной 10мм и высоту 15мм.

Укреплены колпаки над плоскостью тарелки на 30мм.

Выступающая над тарелкой часть переливной трубы расширена до 300мм, для увеличения периметра слива.

Нижняя часть трубы имеет вырез h=30мм, обращённый в противоположную сторону от колпаков тарелки, на которую опускается переливной стакан.

Вырез в трубе обеспечивает беспрепятственное вытекание жидкости из трубы на тарелку и исключает проскакивание пара непосредственно из под колпака в трубу.