Гунич С.В., Янчуковская Е.В. Аппараты химической технологии
Подождите немного. Документ загружается.
41
III I
II
2
II
2
I 1
I
1
II
III
2
5 III
II
3
I 4
II
I 3
1
2
4
II
I
Рис. 4.6. Эмульгационная
насадочная колонна:
1 – колонна, 2 – гидравлический затвор, 3 – вен-
тиль, 4 – распределительная тарелка. Потоки: I –
жидкость, II – газ
Рис. 4.7. Насадочный абсорбер:
1 – насадка, 2 – опорная решетка, 3 –
распределитель жидкости, 4 – пере-
распределитель жидкости. Потоки: I
– жидкость, II – газ
Рис. 4.8. Оросительный абсорбер:
1 – элемент абсорбера, 2 – сливные пороги.
Потоки: I – газ, II – жидкость, III – охлаж-
дающая вода
Рис. 4.9. Абсорбер с восходящим движением жидкой пленки:
1 – трубы, 2 – трубная решетка, 3 – камера, 4 – патрубок для подачи газа, 5 – щель для пода-
чи абсорбента. Потоки: I – газ, II – жидкость, III – охлаждающий агент
II
I 1
3
2
I
II
4
42
I II III
2 1
III I II
2
II
3
1
2
3
1
I I
II
1
I
2
II
I
Рис. 4.10. Пластинчатый абсорбер:
1 – каналы для прохождения газа и абсорбента, 2 – каналы для протекания охлаждающего
агента. Потоки: I – газ, II – абсорбент, III – охлаждающая вода
Рис. 4.11. Роторный
центробежный абсорбер:
1 – вращающиеся тарелки, 2 –
неподвижные тарелки, 3 – коль-
цевые ребра. Потоки: I – газ, II –
жидкость
Рис. 4.12. Тарельчатая колонна
со сливными устройствами:
1 – тарелка, 2 – сливные устройства.
Потоки: I – жидкость, II – газ
43
1 7 4
5 3
3 5
2
4 2
6 6
1 7
7
3 5
6
II II
4 1
I I I
5
3
2 I II
I
4
5 2
а б
1 1
3
2
Рис. 4.13. Колпачковая тарелка
с радиальным переливом:
1 – диск, 2 – прокладка, 3 – болты, 4 – опорное
кольцо, 5 – колпачки, 6 – периферийные перелив-
ные трубки, 7 – центральная сливная трубка
Рис. 4.14. Колпачковая тарелка
с диаметральным переливом:
1 – диск, 2 – опорный лист, 3 – прием-
ный порог, 4 – сливной порог, 5 –
сменная гребенка, 6 – перегородка, 7 -
колпачки
Рис. 4.15. Ситчатая тарелка:
I – газ, II - жидкость
Рис. 4.16.
Пластинчатая тарелка:
1 – гидравлический затвор, 2
– переливная перегородка, 3
– тарелка, 4 – пластины, 5 –
сливной карман. Потоки: I –
газ, II – жидкость
Рис. 4.17. Провальные тарелки:
а – дырчатая, б – решетчатая, 1 – тарелка, 2 – отверстия, 3 - щели
44
4.3. Перегонка гомогенных жидких смесей
Ректификация и дистилляция являются наиболее распространенными
способами разделения однородных жидких смесей. Ректификация – это разно-
видность перегонки жидкостей, по существу представляет собой частичное ис-
парение разделяемой смеси и последующую конденсацию образующихся па-
ров, совершаемое однократно или многократно. Разделение перегонкой осно-
вано на различной летучести компонентов при одинаковой температуре.
Ректификация – один из важнейших технологических процессов гидро-
лизной и нефтеперерабатывающей промышленностей. Для ректификации би-
нарных и многокомпонентных смесей применяются исключительно аппараты
колонного типа – насадочные и барботажные ректификационные колонны. По
устройству они не отличаются от абсорберов аналогичного типа.
Ректификация нефти является более сложным примером разделения мно-
гокомпонентных смесей и имеет ряд особенностей, но также проводится в
трубчатых колонных аппаратах, которые в зависимости от условий перегонки
подразделяются на атмосферные, вакуумные и атмосферно-вакуумные. Для пе-
реработки сернистых нефтей успешно функционируют комплексы электроли-
тических обессоливающих установок и атмосферно-вакуумных колонн
ЭЛОУ+АВТ (как для первичной, так и для вторичной многоступенчатой пере-
гонки нефтяных фракций) производительностью до 6 млн. тонн сырья в год.
Технологические схемы подобных установок довольно сложны, но в то
же время являются наглядным представлением процессов, примером компо-
новки и практического применения различных сопутствующих и вспомога-
тельных аппаратов, рассмотренных в других разделах пособия.
Рис. 4.18.
Ректификационная
установка
непрерывного
действия:
1 – сборники, 2 – по-
догреватель, 3 – ректи-
фикационная колонна,
4 – дефлегматор, 5 –
разделительный сосуд,
6 – холодильники, 7 –
насосы, 8 – кипятиль-
ник. Потоки: I – исход-
ная смесь, II – водяной
пар, III – конденсат, IV
– пар, V – вода
4 5 6
7
V
II
III
2
IV
6
I
1 1 1
7 8 7
45
2
VIII
I 3
II
4
1
а VI V IV III II 5
VII
III
1 VII
III
I VII
II III IV V
VII
I V
в VI
б VI
Рис. 4.19. Ректификационная
установка для разделения
многокомпонентной смеси
Рис. 4.20. Схема установки для
азеотропной ректификации:
1 – ректификационная колонна, 2 – отстой-
ник (сепаратор), 3 - подогреватель
Рис. 4.21. Схемы ректификации многокомпонентных углеводородных смесей (нефти):
а – первый вариант, б – второй вариант, в – третий вариант (сложная колонна); 1 – теплооб-
менник, 2 – конденсатор-холодильник, 3 – емкость орошения, 4 – ректификационная колон-
на, 5 – отпарная колонна (стриппинг). Потоки: I – нефть, II – бензин, III – керосин, IV – ди-
зельное топливо, V – газойль, VI – мазут, VII – водяной пар, VIII – газ
46
I
6
5 VI
4
II
2
3 III
V 5 VI
V
4 5 VI
V III
V 4 5 VI
III
V VI
5 III
V 5 VI
1 III
V VI
5 III
4 IV
5 VI
5 III
4
IV
2 6
1
V
3
VI
I
II
VII
Рис. 4.22. Вакуумная колонна:
1 – корпус, 2 – ректификационные тарелки, 3
– отбойник, 4 – конденсатор-холодильник, 5
– отстойник, 6 – холодильник. Потоки: I –
мазут, II – водяной пар, III – несконденсиро-
вавшиеся газы, IV – вода, V – циркуляцион-
ное орошение, VI – боковой продукт, VII -
гудрон
Рис. 4.23. Схема трубчатой установки для перегонки нефти до гудрона:
1 – трубчатая печь, 2 – ректификационная колонна, 3 – отпарная колонна, 4 – теплообменни-
ки, 5 – холодильники, 6 – конденсатор-холодильник. Потоки: I – нефть, II – верхний продукт,
III – боковые продукты, IV – гудрон, V – водяной пар, VI – вода
47
IV 5 III 9
III IX 10
6
I III II
VII 2
II 3
VII
II II II 7
7 VII
II 4 I V
II 1
VII VII
8 VIII
I V VI II
11 4 6
3 5
7
2 8
III I
1 9
II
11 10
II
I
IV
III
Рис. 4.24. Внутренняя отпарная секция:
1 – глухая тарелка, 2 – паровой патрубок, 3 – ректификаци-
онная тарелка, 4 – сливной стакан, 5 – желоб, 6 – маховик,
7 – шток, 8 – сборник орошения, 9 – маточник водяного па-
ра, 10 – гидравлический затвор, 11 – тарелка. Потоки: I –
боковая фракция, II – орошение, III – водяной пар
Рис. 4.25. Односекционная отпарная колонна (стриппинг):
I – вход фракции, II – выход паров, III – выход фракции, IV – водяной пар
Рис. 4.26. Технологическая схема
атмосферно-вакуумной установки (АВТ) для перегонки сернистой нефти:
1 – трубчатые печи, 2 – атмосферная колонна, 3 – вакуумная колонна, 4 – отпарная колонна,
5 – конденсатор-холодильник, 6 – водоотделитель, 7 – теплообменник, 8 – холодильник, 9 –
барометрический конденсатор, 10 – эжектор. Потоки: I – нефть, II – боковой продукт, III –
верхний продукт, IV – газ, V – мазут, VI – гудрон, VII – водяной пар, VIII – вода, IX – не-
сконденсировавшиеся пары и газы
48
Рис. 4.27. Технологическая схема установки ЭЛОУ + АВТ-6 со вторичной перегонкой бензина:
1 – теплообменники, 2 – электродегидраторы, 3 – отбензинивающая колонна, 4, 14, 15 – трубчатые печи, 5 – основная атмосферная колонна,
6 – отпарные колонны, 7 – аппараты воздушного охлаждения, 8 – стабилизационная колонна (десорбер), 9 – ректификационные колонны
вторичной перегонки бензина, 10 – вакуумная колонна, 11 – конденсаторы-холодильники, 12 – емкости орошения, 13 – вакуумсоздающая
аппаратура. Потоки: I – нефть, II – сухой газ, III – сжиженный газ, IV – фракция низкокипящего компонента 62ºС, V – фракция 62…105ºС,
VI – фракция 105…140ºС, VII – фракция 140…180ºС, VIII – фракция 180…220ºС, IX – фракция 220…280ºС, X – фракция 280…350ºС, XI –
фракция 280…350ºС в колонну 5, XII – фракция 350…500ºС, XIII – гудрон, XIV – отбензиненная нефть, XV – горячая струя, XVI – мазут,
XVII – водяной пар, XVIII – смесь бензиновых фракций, XIX – стабильный бензин
7 12 7 7
12
11 7 11 12 12 12 12 11 13
12
11
II
12 9 7 VI
2 6 IV XI
11 8 III 9
2 I XII
I 3 5 6 7 11 10
9
2 1 VIII XVIII
11
2 XIV 6 7 XV
X VII XVII 1
1 XVI IX XIX XIII
XV
1 V XV
I XV XVI
4 14
15
49
II III III III
3 3 II II 1
4
2
1
I IV I IV
а б
2
I IV
5
4.4. Экстракция
Экстракция протекает с участием двух взаимно нерастворимых жидко-
стей, между которыми распределяется одно или несколько экстрагируемых ве-
ществ. Для повышения скорости процесса исходный раствор и экстрагент на-
ходятся в тесном контакте. В результате взаимодействия жидких фаз получает-
ся экстракт (раствор извлеченных веществ в экстрагенте) и рафинат (остаточ-
ный исходный раствор). Затем производится их разделение, извлечение целе-
вых продуктов из экстракта (ректификацией или реэкстракцией), регенерация
экстрагента из рафината.
В зависимости от вида контакта между жидкими фазами экстракционные
аппараты бывают ступенчатые (изменение состава фаз происходит скачкооб-
разно) и дифференциально-контактные (изменение состава фаз близко к непре-
рывному).
В процессе экстракции для увеличения скорости массопередачи дисперс-
ная фаза (одна жидкость) распределяется в сплошной фазе (другой жидкости) в
виде капель. В зависимости от источника энергии, используемой для дисперги-
рования фаз, экстракторы подразделяются на аппараты с диспергированием за
счет собственной энергии потоков и аппараты с введением энергии извне (по-
средством мешалок, пульсации, вибрации, центробежных сил и т.д.).
Рис. 4.28. Полочные колонные экстракторы:
а – с полками «диск – кольцо», б – с чередующимися
полками типов 1 и 2. Потоки: I, III – легкая жидкость,
II, IV – тяжелая жидкость
Рис. 4.29. Распылительный колонный экстрактор:
1 – корпус, 2 – распылитель дисперсной фазы, 3 – трубы для ввода тяжелой жидкости
(сплошной фазы), 4 – гидравлический затвор, 5 – регулирующий вентиль. Потоки: I, III –
легкая жидкость, II, IV – тяжелая жидкость
50
4 2 5 1 7 12 10 5 3 11
6 8 9
7 1
5 10
6
7
5
4
1
6
3
2
1
II
III
I
4 3
IV
2
Рис. 4.30. Аппарат для экстракции
в системе «твердое тело – жидкость»:
1 – горизонтальный цилиндрический барабан, 2 – передняя
крышка, 3 – задняя крышка, 4 – штуцер для ввода твердого
материала, 5 – бандаж, 6 – опорный ролик, 7 – зубчатая пе-
редача, 8 – червячный редуктор, 9 – электродвигатель, 10 –
лопасти, 11 – штуцер для отвода концентрированного рас-
твора и твердого остатка, 12 – тепловая изоляция
Рис. 4.31.
Колонный экстрактор
с псевдоожиженным
(кипящим) слоем:
1 – колонна, 2 – штуцер для
ввода свежего растворителя,
3 – распределительная ре-
шетка, 4 – кольцевой желоб,
5 – штуцер для отвода кон-
центрированного раствора,
6 – штуцер для отвода твер-
дого остатка, 7 – загрузоч-
ная труба для твердого ма-
териала
Рис. 4.32. Трубчатый экстрактор:
1 – труба, 2 – насос, 3 – паровая рубашка, 4 – штуцер для ввода промывной воды. Потоки: I –
твердый материал, II – растворитель, III – пар, IV – конденсат