Инструменты пользователя

Инструменты сайта


courses:refining:типы_колонн_и_внутр._устр-ва

Различия

Здесь показаны различия между выбранной ревизией и текущей версией данной страницы.

Ссылка на это сравнение

courses:refining:типы_колонн_и_внутр._устр-ва [18.05.2016 19:55]
wikicat создано
courses:refining:типы_колонн_и_внутр._устр-ва [19.05.2016 12:25] (текущий)
wikicat
Строка 1: Строка 1:
-.+====== Типы ректификационных колонн ====== 
 + 
 +**Ректификационная колонна (колонна фракционирования)** — цилиндрический вертикальный аппарат,​ оснащенный внутренними тепло- и массообменными устройствами и вспомогательными узлами,​ предназначенный для разделения двухкомпонентных или многокомпонентных жидких смесей на фракции,​ каждая из которых содержит вещества с близкой температурой кипения.(([[https://​ru.wikipedia.org/​wiki/​Ректификационная_колонна]])) \\ 
 + 
 +Ректификационные колонны подразделяются:​ 
 + 
 +  * по количеству получаемых продуктов:​ 
 + 
 +++++ простые | 
 + 
 +**Простые** ректификационные колонны обеспечивают разделение исходной смеси (сырья) на два продукта:​ ректификат (дистиллят),​ выводимый с верха колонны в парообразном состоянии,​ и остаток (нижний жидкий продукт ректификации)  
 + 
 +++++  
 +         
 +++++сложные | 
 + 
 +**Сложные** ректификационные колонны разделяют сырье более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций из колонны в виде боковых погонов и колонны,​ у которых дополнительные продукты отбирают из специальных **отпарных колонн** (**стриппинги**). ((Ахметов С. А. и др. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов,​ Т. П. Сериков,​ И. Р. Кузеев,​ М. И. Баязитов;​ Под ред. С. А. Ахметова. — CПб.: Недра, 2006. — 868 с.; ил.)) 
 + 
 +++++  
 +     
 +  * по назначению:​ 
 +1) для атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута \\ 
 + 
 +2) для вторичной перегонки бензина \\ 
 + 
 +3) для стабилизации нефти, газоконденсатов,​ нестабильных бензинов \\ 
 + 
 +4) для фракционирования нефтезаводских,​ нефтей и природных газов \\ 
 + 
 +5) для отгонки растворителей в процессах очистки масел \\ 
 + 
 +6) для разделения продуктов трубчатой печи и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т. д. 
 + 
 +  * по величине давления:​ 
 +++++ атмосферные колонны | это колонны,​ в верхней части которых давление несколько выше атмосферного (0,1…0,2 МПа). Давление в нижней части колонны,​ как правило,​ зависит от сопротивления ее внутренних устройств и может значительно превышать атмосферное. Применяются такие колонны при перегонке стабилизированной или отбензиненной нефти на топливные фракции и мазут. 
 +++++ 
 + 
 +++++ вакуумные ​ (глубоковакуумные) колонны | работают под вакуумом (или глубоким вакуумом). Иными словами,​ давление в них ниже атмосферного (создается разрежение),​ что позволяет снизить рабочую температуру процесса и избежать разложения продукта. Такие колонны предназначаются для фракционирования мазута на вакуумный (глубоковакуумный) газойль или узкие масляные фракции и гудрон. 
 +++++ 
 + 
 +++++ колонны,​ работающие под повышенным давлением (1…4 МПа) | применяются при стабилизации или отбензинивании нефти, стабилизации газовых бензинов,​ бензинов перегонки нефти и вторичных процессов и фракционировании нефтезаводских или попутных нефтяных газов. ((Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии:​ учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,​ 2000. – 677 с.)) 
 +++++ 
 + 
 +  * по принципу действия:​ 
 +++++ колонны периодического действия | 
 +применяются на установках малой производительности при необходимости отбора большого числа фракций и высокой четкости разделения. Исходное сырьё заливают в куб на высоту,​ равную 2/3 его диаметра. Подогрев ведут глухим паром. В первый период работы ректификационной установки отбирают наиболее летучий компонент смеси, например бензольную головку,​ затем компоненты с более высокой температурой кипения (бензол,​ толуол и т. д.). Наиболее высококипящие компоненты смеси остаются в кубе, образуя кубовый остаток. По окончании процесса ректификации этот остаток охлаждают и откачивают. Куб вновь заполняют сырьём и ректификацию возобновляют. Периодичностью процесса обусловлены больший расход тепла, меньшая производительность труда и менее эффективное использование оборудования. 
 + 
 +|{{:​courses:​refining:​колонна_периодического_действия.jpg?​400|}}|Схема установки для периодической ректификации:​ 1 - куб; 2 - ректификационная колонна;​ 3 - конденсатор-холодильник;​ 4 - аккумулятор;​ 5 - холодильник;​ 6 - насос. Линии: I - сырье; II - пары; III - пары верхнего продукта;​ IV - верхний продукт;​ V - орошение;​ VI - кубовый остаток;​ VII - вода; VIII - водяной пар.| 
 + 
 +++++ 
 + 
 +++++ колонны непрерывного действия | 
 +Установки с колоннами непрерывного действия лишены недостатков колонн периодического действия. В таких колоннах нагретое сырьё вводится в ректификационную колонну,​ где разделяется на жидкую и паровую фазы. В результате ректификации сверху колонны отбирается изопентан как головной продукт и снизу колонны – н-пентан как остаток. ((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) 
 +|{{:​courses:​refining:​колонна_непрерывного_действия.jpg?​300|}}|Схема установки для непрерывной ректификации двухкомпонентной смеси: 1 - подогреватель;​ 2 - ректификационная колонна;​ 3 - теплообменник;​ 4 - конденсатор-холодильник;​ 5 - кипятильник. Линии: I - сырье; II - изопентан;​ III - н-пентан.| 
 +++++ 
 + 
 +  * по способу межступенчатой передачи жидкости:​ 
 +1) с переточными устройствами (с одним, двумя или более) (([[http://​амко.рф/​dlya_spravok]])) \\ 
 + 
 +2) без переточных устройств (провального типа) 
 +  
 +  * по способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз: 
 + 
 +++++ роторные| 
 +Эти колонны применяют,​ например,​ для выделения тяжёлой воды. Тарелки представляют собой конические щитки с углом наклона 40°. Неподвижные тарелки 4 по периферии прикреплены к корпусу колонны 1, подвижные 3 прикреплены в центре к валу 5 и вместе с ним вращаются. Вращающиеся тарелки чередуются с неподвижными. Через каждые 1,5 м по высоте вал охватывается шариковыми подшипниками 6, работающими без смазки. Для удобства монтажа колонна собрана из царг (частей / на фланцах). 
 +Флегма спускается сверху по неподвижной тарелке 4 и у центра переливается на нижележащую вращающуюся тарелку 3. Под влиянием центробежной силы флегма перемещается по вращающейся тарелке вверх до её периферии и в виде сплошной кольцевой пленки переливается на неподвижную тарелку. Пары движутся над флегмой противотоком. ((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) 
 + 
 +|{{:​courses:​refining:​роторная_колонна.jpg?​200|}}|Схема роторной колонны с вращающимися тарелками:​ 1 - корпус;​ 2 - привод;​ 3 - вращающаяся тарелка;​ 4 - неподвижная тарелка;​ 5 - вал; 6 - подшипник;​ 7 - нагревательный змеевик| 
 + 
 +++++ 
 + 
 +++++ насадочные| 
 +В насадочных колоннах контакт между газом (паром) и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними. ((Скобло А. И., Трегубова И. А., Молоканов Ю. К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1982 — (Серия:​ «Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии») — 584 с.)) \\ 
 + 
 +Насадка – тело из инертных материалов,​ она создана для создания большей поверхности контакта меж стекающей по ней жидкостью и поднимающимся потоком паров и интенсивного их перемешивания. Насадка выполняется обычно из коррозионно-стойкого материала (керамика,​ фарфор,​ стекло). \\ 
 + 
 +|{{:​courses:​refining:​насадочная_колонна.jpg?​200|}}| Схема насадочной колонны:​ 1 - слой насадки;​ 2 - перераспределительная тарелка;​ 3 - распределитель жидкости;​ 4 - направляющий конус. Линии: I - сырье; II - выход паров; III - вход орошения;​ IV - выход жидкого продукта.| 
 + 
 +Насадку укладывают на тарелки,​ снабженные двумя отверстиями двух видов: малыми – для стока орошения (флегмы) и большими – для прохода паров. Слой насадки разбивают на несколько маленьких слоев высотой 1-1,5 м, разделяя их свободным пространством. \\ 
 + 
 +Чем мельче насадочные кольца,​ тем лучше контакт между парами и флегмой,​ но тем выше гидравлическое сопротивление движению паров в колонне. При некотором предельном значении нагрузки насадочной колонны,​ т. е. при высокой скорости паров или жидкости,​ может наблюдаться **«захлёбывание» насадки**,​ когда прекращается стекание жидкости и начинается её выброс из колонны. 
 +Основной недостаток насадочных колонн – образование «мёртвых» зон в насадке,​ через которые не проходят ни пары, ни флегма,​ что ухудшает контакт между массообменивающими фазами и понижает эффективность разделения.((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) 
 + 
 +Конструкции насадок,​ применяемых в промышленных аппаратах нефтегазопереработки и нефтехимии,​ можно разделить на две группы — нерегулярные (насыпные) и регулярные насадки. \\ 
 + 
 +В качестве нерегулярных (насыпных) насадок используют твердые тела различной формы, загруженные в корпус в навал. В результате в колонне образуется сложная пространственная структура,​ обеспечивающая значительную поверхность контакта фаз. \\ 
 + 
 +Среди насадок,​ засыпаемых в навал, широкое распространение получили кольца Рашига,​ представляющие собой отрезки труб, высота которых равна наружному диаметру. Низкая стоимость и простота изготовления колец Рашига делают их одним из самых распространенных типов насадок. Наряду с гладкими цилиндрическими кольцами из металла,​ керамики или фарфора разработаны насадки с ребристой наружной и (или) внутренней поверхностями. Для интенсификации процесса массообмена разработаны конструкции цилиндрических насадок с перегородками.((Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии:​ учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,​ 2000. – 677 с.)) \\ 
 +{{:​courses:​refining:​кольца_рашига.jpg?​500|}} \\ 
 +//​Насадка из колец Рашига (1 - отдельное кольцо;​ 2 - кольца навалом;​ 3 - регулярная насадка)//​(([[http://​macp.web.tstu.ru/​10/​pr_10_01.html]])) \\ 
 + 
 +Промышленное использование в настоящее время нашла еще одна кольцевая насадка — кольца Палля. При изготовлении таких колец на боковых стенках сделаны два ряда прямоугольных,​ смещенных относительно друг друга надрезов,​ лепестки которых отогнуты внутрь насадки. Конструкция колец Палля по сравнению с кольцами Рашига позволяет увеличить пропускную способность и снизить гидравлическое сопротивление. \\ 
 + 
 +Насадка,​ известная как седла Инталлокс,​ является сегодня наиболее распространенной керамической насадкой. Поверхность ее представляет собой часть тора. Седла Инталлокс обладают механической прочностью,​ обеспечивают однородность размещения насадки и хорошее самораспределение жидкости. ((Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии:​ учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,​ 2000. – 677 с.))\\ 
 +{{:​courses:​refining:​насадки.jpg?​600|}} 
 +++++ 
 + 
 +++++ тарельчатые| 
 + 
 +В тарельчатых колоннах контакт между фазами происходит при прохождении пара (газа) сквозь слой жидкости,​ находящейся на контактном устройстве (тарелке).((Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии:​ учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,​ 2000. – 677 с.)) \\ 
 + 
 +//​Тарелка ректификационной колонны//​ представляет собой горизонтальную перегородку в колонне,​ на тарелке находится слой стекающей по колонне жидкости (орошение),​ сквозь которую барботируют поднимающиеся снизу пары.((Зыков Д.Д., Деревицкая В.А., Тростянская Е.Б. и др. Общая химическая технология органических веществ. Изд.2, перераб. 1966. Твердый переплет. 608 с.)) 
 + 
 +++++  
 + 
 +++++ пленочные| 
 + 
 +//В книге Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. "​Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии"​ ((Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии:​ учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,​ 2000. – 677 с.)) колонные аппараты по типу внутренних контактных устройств подразделяются на тарельчатые,​ насадочные и пленочные (к пленочным авторы данного издания относят аппараты,​ в которых фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости,​ стекающей по вертикальной или наклонной поверхности).//​ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​пленочная_колонна.jpg?​500|}} 
 + 
 +++++ 
 + 
 + 
 +===== Типы тарелок для тарельчатой ректификационной колонны ===== 
 + 
 +Тарелки бывают разнообразных конструкций и различаются по типу барботажных устройств. 
 + 
 +==== Ситчатые тарелки ==== 
 + 
 +Ситчатые тарелки имеют отверстия 2 диаметром 3-12 мм, расстояние между которыми в 3,5-4 раза больше их диаметра. Слой жидкости 1 высотой 25-30 мм удерживается на тарелках восходящим потоком паров, которые проходят через отверстия 2 и барботируют через слой жидкости. Избыток флегмы перетекает вниз по сливным стаканам 3. Если сливные стаканы отсутствуют,​ то жидкость перетекает на нижележащую тарелку через те же отверстия,​ через которые проходят пары. Площадь сечения всех отверстий (степень перфорации) иногда достигает 40% от площади тарелки. ((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) \\ 
 + 
 +|{{:​courses:​refining:​ситчатые_тарелки1.jpg?​300|}}|Устройство ситчатой тарелки:​ 1 - уровень жидкости на тарелке;​ 2 - отверстия тарелки;​ 3 - сливной стакан;​ 4 - стенка колонны| 
 + 
 +Отверстия ситчатой тарелки отличаются по форме: \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​ситчатые_тарелки.jpg?​300|}} \\ 
 +//а) круглые;​ б) щелевидные;​ в) просеченные треугольные.//​ ((http://​mirznanii.com/​info/​sostavnye-chasti-reaktorov-gomogennykh-i-geterogennykh-protsessov)) \\ 
 + 
 +=== Решетчатые тарелки провального типа === 
 + 
 +**Решетчатые тарелки провального типа** являются разновидностью ситчатых,​ в них нет сливных устройств. Секция тарелки представляет собой стальной лист 1 со щелями 2 прямоугольной или иной формы. Барботаж паровой фазы через жидкость осуществляется по всему сечению колонны. Пары и жидкость,​ как правило,​ в противотоке проходят через одни и те же щели в тарелках. На тарелках удерживается слой жидкости,​ высота которого определяется величиной подпора потока паров. Избыток жидкости проваливается через щели на нижележащую тарелку. С увеличением расхода паров на тарелке растёт перепад давления и удерживается слой жидкости большей высоты. Прорези работают периодически:​ места стока жидкости и прохода пара произвольно перемещаются по полотну тарелки.((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​решетчатые_тарелки_провального_типа.jpg?​300|}} 
 + 
 +=== Ситчатые тарелки с S-образной перегородкой === 
 + 
 +Ситчатая тарелка с S-образной перегородкой – перфорированный лист, к которому припаяна S-образная перегородка 3, делящая тарелку на две части. Стекающая с верхней тарелки жидкость через прорези в сливном стакане 2 и далее через переливную перегородку 5 поступает на тарелку и движется в направлении,​ указанном стрелками,​ контактируя с паром, поднимающимся через отверстия в листе 1. Подойдя к перегородке 3 с другой стороны,​ жидкость стекает на следующую тарелку через сливную перегородку 4 и сливной стакан. ((Машины и аппараты химических производств:​ Учебник для вузов по специальности «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»/​И. И. Поникаров,​ О. А. Перелыгин,​ В. Н. Доронин,​ М. Г. Гайнуллин. - М.: Машиностроение,​ 1989. - 368 с.)) 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​ситчатая_тарелка_с_s-образной_перегородкой.jpg?​300|}} 
 + 
 +==== Колпачковые тарелки ==== 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​колпачковые_тарелки_3d_модель.jpg?​400|}} \\ 
 + 
 +|{{:​courses:​refining:​устройство_колпачковой_тарелки.jpg?​300|}}|Устройство колпачковой тарелки:​ 1 - пластина;​ 2 - сливной стакан;​ 3 - колпачок;​ 4 - паровой патрубок;​ 5 - прорези колпачка;​ 6 - кольцевое пространство;​ 7 - подпорная перегородка;​ 8 - стенка колонны| 
 + 
 +Колпачковая тарелка представляет собой перфорированную пластину 1 с патрубками 4 и прикрывающими их колпачками 3 со щелями 5 (прорезями). По патрубкам,​ кольцевому пространству 6 и через щели пары вводятся под слой жидкости на тарелке. Постоянство уровня жидкости обеспечивается подпорными перегородками 7. Избыток флегмы по сливным стаканам 2 перетекает на нижележащую тарелку.((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​две_верхние_тарелки_колпачковой_колонны.jpg?​300|}} \\ 
 + 
 +==== Тарелки с S-образными элементами ==== 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​тарелки_с_s-образными_элементами.png?​250|}} \\ 
 +//​Тарелка из S-образных элементов:​  
 +1—S-образный элемент;​ 2—плоский сегмент;​ 3—карман;​ 4—сливная перегородка;​ 5—опорная полоса;​ б—струб­цина-скоба;​ 7—первый элемент;​ 8—колпачок.(([[http://​chhmt.org.ru/​uchebnik/​TOO/​520.php]]))//​ 
 + 
 +S-образные колпачки штампуют из листовой стали с прорезями по одной из продольных кромок. При сборке образуется ряд продольно расположенных и чередующихся желобов и колпачков. На тарелке поддерживается определенный слой флегмы,​ а ее избыток перетекает вниз через сливные стаканы. Прорези колпачков погружены в слой жидкости на тарелках,​ образуя гидравлический затвор. Пары, двигаясь снизу вверх, распределяются прорезями на струйки,​ барботирующие через слой жидкости на тарелке.((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) 
 + 
 +==== Клапанные (дисковые) тарелки ==== 
 + 
 +Основным элементом тарелок с пластинчатыми клапанами является L-образный клапан 1 – пластина,​ закрывающая щель прямоугольной формы. В нерабочем состоянии под действием собственного веса клапан закрывает отверстие. Вращаясь в месте перегиба пластины,​ клапан приподнимается проходящими парами. При 70% проектной нагрузки клапан полностью открывается. Полное открытие клапана фиксируется ограничителем в форме скобы.((Гуревич И. Л. Технология нефти (Ч. 1). Общие свойства и первичная перегонка нефти: Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Химия, 1972. 359 с.)) \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​клапанные_тарелки.jpg?​400|}} \\ 
 +//​Клапанные колпачки – прямоугольный (а) и круглый (б): 1 – клапан;​ 2 – удерживающая скоба.//​ \\ 
 + 
 +{{:​courses:​refining:​клапанные_тарелки_3д_модель.jpg?​400|}} 
 + 
 +{{youtube>​zSnugVq6ZqE?​medium}} 
 +===== Словарь ===== 
 + 
 +|атмосферная перегонка |atmospheric distillation | 
 +|вакуумная перегонка |vacuum distillation | 
 +|верхний продукт |overhead product | 
 +|газоконденсат |gas condensate | 
 +|кипятильник (рибойлер) |reboiler | 
 +|клапанная тарелка |valve tray | 
 +|колпачковая тарелка |bubble-cap tray | 
 +|кубовый остаток |bottoms | 
 +|насадка |packing | 
 +|насадочная колонна| packing column | 
 +|непрерывного действия |continuously-operated | 
 +|нестабильный бензин |unstable gasoline | 
 +|нижний продукт |bottom product| 
 +|остаток |residue | 
 +|отпарная колонна |stripper | 
 +|периодического действия |batch-operated | 
 +|пленочная колонна |film-type column | 
 +|ректификат |rectificate | 
 +|решетчатая тарелка |grid plate | 
 +|роторная колонна |rotary column | 
 +|ситчатая тарелка |sieve tray | 
 +|сливной стакан |downcomer | 
 +|стабилизации нефти |oil stabilization | 
 +|тарельчатая колонна |tray column | 
 +|фракционирование |fractionation | 
 + 
 + 
 +[[dsp:​blogpage|Назад в блог]] 
 + 
 +{{tag>​Тема}} 
 + 
 +~~DISCUSSION|Комментарии переводчиков~~
courses/refining/типы_колонн_и_внутр._устр-ва.txt · Последние изменения: 19.05.2016 12:25 — wikicat