Устройство перегонных и ректификационных аппаратов

Занятие № 15. Перегонные и ректификационные установки

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине"Тепло-массообменное оборудование предприятий"

(к учебному плану 200__г)

Разработал: к.т.н., доцент Костылева Е.Е.

Обсуждена на заседании кафедры

протокол № _____

от "_____" ___________2008 г.

Казань - 2008 г.

Занятие № 15. Перегонные и ректификационные установки

Учебные цели:

1. Рассмотреть устройство перегонных и ректификационных аппаратов.

2. Изучить принцип работы ректификационной установки.

Вид занятия: лекция

Время проведения: 2 часа

Место проведения: ауд. ________

Литература:

1. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - 3-е издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 550 с.

Учебно-материальное обеспечение:

Плакаты, иллюстрирующие учебный материал.

Структура лекции и расчет времени:

Основными элементами перегонных установок являются подогрева­тель (кипятильник) и сепарационное устройство. По технологическим особенностям перегонные аппараты разделяют на емкостные и пленочные. Емкостные аппа­раты имеют значительные объемы для перегоняемой жидкости. Данные аппараты непригодны для переработки термически нестойких (термолабильных) веществ. Емкостные аппараты при­меняют в установках периодического и непрерывного действия. Пленоч­ные перегонные аппараты, в которых жидкость находится небольшое время, бывают двух типов: с падающей пленкой и роторные (рис. 1). В первых, жидкость распределяется в виде пленки по стенке внутренней поверхности труб специальными вставками. Данные аппараты делятся на прямоточные и противоточные.

В роторных аппаратах корпус обогревается снаружи рубашкой, а по внутренней его поверхности стекает жидкость, распределяемая по по­верхности вращающимся ротором.

В ректификационных установках используются главным образом аппараты двух типов насадочные и тарельчатые ректификационные колонны. Кроме того, для ректификации под вакуумом применяют пленочные и роторные колонны различных конструкций.

Ректификационные колонны снабжены теплообменными устройствами – кипятильником (кубом) и дефлегматором. Кроме того, для уменьшения потерь тепла в окружающую среду ректификационные аппараты покрывают тепловой изоляцией.

Кипятильник или куб, предназначен для превращения в пар части жидкости, стекающей из колонны, и подвода пара в ее нижнюю часть (под насадку или нижнюю тарелку). Кипятильники имеют поверхность нагрева в виде змеевика или представляют собой кожухотрубчатый теплообменник, встроенный в нижнюю часть колонны.

Более удобны для ремонта и замены выносные кипятильники, которые устанавливают ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.

В периодически действующих колоннах куб является не только испарителем, но и емкостью для исходной смеси. Поэтому объем куба должен быть в 1,3 – 1,6 раза больше его единовременной загрузки (на одну операцию). Обогрев кипятильника наиболее часто производится водяным насыщенным паром.

Дефлегматор, предназначенный для конденсации паров и подачи орошения (флегмы) в колонну, представляет собой кожухотрубчатый теплообменник, в межтрубном пространстве которого обычно конденсируются пары, а в трубах движется охлаждающий агент (вода).

В случае частичной конденсации паров в дефлегматоре его располагают непосредственно над колонной, чтобы обеспечить большую компактность установки, либо вне колонны. При этом конденсат (флегму) из нижней части дефлегматора подают непосредственно на верх колонны.

В случае полной конденсации паров в дефлегматоре его устанавливают выше колонны, непосредственно на колонне или ниже верха колонны, для того, чтобы уменьшить общую высоту установки. В последнем случае флегму из дефлегматора подают в колонну насосом.

Как перегонные, так и ректификационные установки могут приме­няться для разделения бинарных и многокомпонентных смесей.