Колоннаның температуралық режимін реттеу әдістері (қысымы, температурасы, және төменгі бөлігіне жылу беру әдістері)

2. Ректификациялық колоннаның материалдық және жылулық тепе-теңдігі туралы баяндаңыз.

3. ИТК, ОИ қисығын тұрғызу үшін қандай мәліметтер қажет?

4. Колоннаның температуралық режимін реттеудің қандай әдістері бар?

3. Колоннаның негізгі өлшемдерін анықтау.

Қазіргі заманғы АВТ қондырғыларының конденсаттық-вакуум жасау жүйесі конденсациялау жүйесі, вакуумдық сорғылар жүйесі, барометрлік құбыр, газ сепараторы және конденсат жинаушыдан тұрады.

1) вакуумдық колоннаның жоғарғы секциясындағы ректификациямен конденсация

 жоғарғы айналымдағы орошение (ЖАО) немесе

- өткір орошение (ӨО);

2) шығарылған конденсатор-салқындатқыштардағы колоннадан тыс ректификациясыз конденсация:

- сумен немесе ауамен жылу алмасу арқылы беткі түрі;

- салқындатқыш және сіңіргіш ретінде әрекет ететін су немесе газойлмен араластыру арқылы барометрлік типті;

- буэжекторлы сорғыларға (БЭС) тікелей орнатылатын сатыаралық су конденсаторларымен.

Колоннада жеткілікті терең вакуум жасау үшін жоғарыда аталған конденсация әдістерінің барлығын бір мезгілде қолдану қажет емес. Осылайша, КВЖ-дегі будың конденсациясының екі әдісін де колоннаның жоғарғы бөлігінде ректификациялау арқылы қосудың қажеті жоқ: бұл екі әдісті біреуі жеткілікті. Дегенмен, ЖАО әлдеқайда жақсырақ және кеңірек қолдануды табады, өйткені ӨO-мен салыстырғанда, вакуумдық колоннаның жоғарғы жағында 60-80 ° С диапазонында оңтайлы төмен температураны ұстап тұру үшін будың конденсациясының жылуын барынша толық пайдалануға болады, осылайша булар мен газдардың көлемін едәуір азайтады. Колоннан тыс ректификациясыз булардың конденсациясы әдістерінен ескірген барометрлік араластырғыш конденсаторлар төменгі гидравликалық қарсылықпен және жылу алмасудың жоғары тиімділігімен ерекшеленетін ескі AВT қондырғыларында қолданылған және газ сепараторын пайдаланудың қажеті жоқ. БКА-нің айтарлықтай кемшілігі мұнай өнімдерімен және күкіртті сутегімен айналыстағы судың ластануы болып табылады, олар соңғы хладагент ретінде пайдаланылады. Осыған байланысты, салқындату сұйықтарын және бір мезгілде абсорбент ретінде салқындатылған вакуумдық газойлді қолдану перспективті. Экологиялық талаптарға сәйкес, КВЖ-де заманауи жоғары өнімді AВT қондырғыларында, әдетте, газ сепараторымен үйлесімде беттік конденсаторлар-салқындатқыштар ғана енгізілген.

Вакуумдық сорғы ретінде қазіргі уақытта ағынды сорғыларды - бір және көбінесе екі немесе үш сатылы су буы мен оның аралық конденсациясы (ПЭН) пайдаланады. Бу эжекторлы вакуумдық сорғылардың бірқатар іргелі кемшіліктер бар (пайдалы әсер коэффициентінің төмендігі, конденсациялау үшін судың буы мен салқындататын су шығынының көптігі, салқындататын су мен ауа бассейнінің ластануы және т.б.).

Қоршаған ортамен байланыстың белгілеріне ашық типті конденсат жинақтағыштар - барометрлік құдықтар (БҚ) және жабық типті сепаратор-сыйымдылықтар (E) бар. Бұрын қолданылған барометрлік құдықтардың орнына заманауи АВТ қондырғыларында қызметкерлерге жоғары экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ететін жабық типтегі жинақтарды пайдаланады.

КВЖ қондырғылары міндетті түрде барометрлік түтіктің (БT) биіктігін кем дегенде 10 м биіктікті қамтиды, ол қоршаған орта мен вакуумдық баған арасында су тығыздығы ретінде қызмет етеді.

Басқа да бірдей жағдайларда колонналардағы вакуум тереңдігі, қашықтағы конденсатор-салқындатқыштарға берілетін салқындатқыш агенттің температурасына едәуір дәрежеде тәуелді. Су буымен вакуумдық вакуумдық айдау кезінде, колоннадағы қалдық қысым олардың конденсация температурасында қаныққан су буларының қысымынан төмен болмауы керек:

Су температурасы, ° С 10 15 20 25 30 40 50

Судың қаныққан

бу қысымы, гПа 1,25 17,1 23,4 32,2 42,5 74 124

Сондықтан әдетте жазда вакуум төмендейді, қыста ол көтеріледі. Іс жүзінде колоннаның жоғарғы жағындағы қысым жоғарыда көрсетілген сандардан құбырлардағы және шығару конденсаторлар-салқындатқыштарындағы булау ағындарының гидравликалық кедергісі мөлшерінен үлкен.

Соңғы жылдары сұйық ағынды құрылғыны қолданумен қоршаған ортаға зиян тигізетін жаңа жоғары сапалы КВЖ - вакуумды гидроциркуляциялау агрегаты (ВГЦ) қондырғысы енгізілді және бірнеше МӨЗ вакуумдық колонналарында (Мәскеу, Мозырь, Мажейкии, Комсомольск, Уфанефеххим және т.б.) сәтті пайдаланылды. ВГЦ қондырғысында будың конденсациясы және газдардың салқындауы сумен емес, салқындатқыш жұмысшы сұйықтығымен (AВT-ға қатысты, вакуумдық бағаннан алынатын газойл фракциясы бойынша) жүзеге асырылады. ВЦГ қондырғыларына негізделген КВЖ эвтекторларын қолдану арқылы вакуум жасаудың дәстүрлі әдісімен салыстырғанда келесі артықшылықтары бар:

• 
  өз жұмысында су және бу шығынын қажет етпейді;
  

• 
  мейлінше терең вакуум жасайды (67 Па дейін немесе 0,5 мм сын. бағ.);
  

- вакуумдық колоннаның жоғарғы жағынан шыққан мұнай өнімдері мен газдардың жоғалуын толығымен жояды;

• 
  шикізаттың тоннасына шаққандағы энергия шығынын және пайдалану шығындарын едәуір қысқартады.
  

Газдар мен сұйықтықтардан шағын концентрациядағы әртүрлі заттар, ауамен немесе кейбір газдармен араласқан ерітінділерден, табиғи газдарды кептіру және тазарту процестерінде және т.б. қолданылады. Адсорбент ретінде қатты кеуекті заттар - белсенді көмір, цеолит, силикаг, ион алмастырғыш шайыр (ион алмастырғыштар) және т.б. қолданылады. Бетінде немесе адсорбенттің тесіктерінде, бөлінетін компоненттер шоғырланады.

Адсорбциялық колонналарды, онда адсорбция мерзімді түрде (десорбциядан кейін қалпына келтіріледі) және сіңу тұрақты түрде жүретін қозғалыстағы немесе «қайнау» қабаты бар деп бөледі (22-сурет). Адсорбциялық колонналарда периодты қолданыстағы адсорбент көлденең торда орналасады. Сіңірілетін заттың (газ немесе сұйықтық) серпілісінің басталуымен анықталған адсорбент қаныққаннан кейін десорбция жүргізіледі, содан кейін процесс қайта іске қосылады. Қондырғылар жиынтығына бірнеше адсорбциялық колонна енгізілсе, жұмыс үздіксіз циклде ұйымдастырылуы мүмкін; ал колонналар кезекпен жұмыс істейді. Жылжымалы қабаттағы адсорбциялық колонналарда адсорбент колоннаның гравитациясымен үздіксіз жоғары және төмен жылжытады, газ немесе сұйықтық оны қанағаттандыру үшін көтеріледі, жоғарғы жағында адсорбция және төменгі бөлікте десорбция (қыздыру кезінде). 

Десорбция өнімдері колоннадан шығарылады. Адсорбент қабатында адсорбенттің «қайнау» қабатын алу үшін газ төменнен беріледі. Тор арқылы өтіп ұсақ адсорбент қабатын жалған сұйытылған күйге жеткізеді. Адсорбент тұрақты түрде жоғарыдан беріледі және жұмыс істегеннен кейін десорбциялау үшін шығарылады. 

Көлденең ағынды уақыт бірлігі мен өтетін, бу көлемін үлестіру формуласы;

Мұндағы Т – температура жүйесі, К; Р – жүйедегі қысым, МПа; G_i – шығын компаненті, кг/ч; М – молекулалық масса компоненті.

Будың үлкен көлемін диаметрмен анықтайды. Будың тиісті жылдамдығы ректификация тиімділігіне әсер етеді. Сонымен қатар жылдамдық ұлғайған сайын колоннаның диаметрі және метал шығыны азаяды. Тиісті жылдамдық ректификациялық тәрелкенің типіне байланысты, олардың ара қашықтығына, колоннаның қысымына және т. б.

Мұнай өңдеу тәжірибесінде колонна тәрелкелеріндегі будың тиісті жылдамдығын анықтауда, Саудерс және Браун теңдеуі кеңінен қолданылады.

Жиілік (и_д. _л, м/с)

(5)

23-Сурет. К коэффициентінің мағынасы, колоннадағы тәрелкенің ара қашықтығына және ректификация шартына тәуелді:

Мұндағы V—бу көлемі, м³/с; и — будың жиілік жылдамдығы, м/с.

Егер табатын диаметріміз анықтайтын мазмұнына сәйкес келмесе, ГОСТ, онда келесі мазмұндағы жақын тұрған улкен диаметрін алады: 1.0: 1.2: 1.4: 1 6: 1.8: 2.0: 2.2: 2.4: 2.6: 2.8.
К коэффициентінің анықталуы тәрелкелер анықталуына, тәрелкелер типтеріне байланысты.1 суретте ректификация жұмысына сәйкес алынған, (3) және (4), К коэффициентінің анықтамасы үшін график сызылған.

1–ең көп түрде перфараттауға, тараптауға және басқада тәрелке типтеріне; 2–ең көп түрдегі тәрелке қалпақтары үшін, сонымен қатар қалыпты тарапталған жұмыс шарты үшін, каскадты және торлы тәрелкелер үшін; 3–тұрақты сұйықтық кушіндегі атмосфералық және жоғарғы қысымдағы қалпақты тәрелкелер үшін; 3а, 3б–сұйықтық күші бар, қалпақты тәрелкелер үшін, каскадты және торлы тәрелкелер үшін (90 м³/(м·ч) дейін; 4–ескі типті қалпақты тәрел-келер үшін (қисық, Саудерс және Браунмен құрылған); 5-колонн үшін; 6-абсорбциалық колонна үшін; 7-вакуумды колонна үшін; 8-о-ксилол шығаратын колонна; 9-этилбензол шыға-ратын колонна; 10-дебутанды колонна ГФУ; 11-кең қолданатын бензин фракцияларын үшін; 12-бензолды колонна; 13-деизопентанды колонна; 14-техникалық ксилола шығаратын колон-на; 15- толуол шығаратын колонна; 16–деизобутанды колонна; 17–депентанды колонна; 18–екі депентанды ко­лонны.

Колоннаның биіктігі сандарға байланысты, және колоннадағы ректификация тәрелкелеріне, сонымен қатар олардың ара қашықтығына байланысты. Ректификация жақсы болу үшін, тәрелкелер арасында жоғарғы және төменгі жағынан сұйықтық ағып кетпейтіндей болуы керек, ол таралған сыңарлы люктерге және т.б байланысты; Әдетте приниктің ара қашықтығы 0,9, көп жағдайда 0,5-0,7 м. Егер бұл колонна биіктігінің ортақ аумақтық жұмысы болса (Н, м) оны мына формуламен анықтауға болады;

Қалпақты тәрелке

Н=аn_пр (7)

Қондырмалы колонна үшін

Н=h_Эn_Т (8)

Мұндағы а-тәрелкелер арасындағы ара қашықтық, м; n_пр – тәрелкелер саны, h_Э – қондырма-ның биіктігі, теориялық тәрелке.

Шын мәнісінде колоннаның биіктігі көбірек болады. Насостың қалыпты жұмысына қарай, төменгі колоннаның биіктігі есептеледі. Колонна ағынында бу біркелкі орналасуы үшін, сұйықтық деңгейі колоннаның төменгі жағына тәрелкенің төменгі бөлігіне 1-2 м қабылданады. Тәрелкенің жоғарғы бөлігімен колоннаның жоғарғы бөлігіндегі бос кеңістік биіктігі, егер жартылай дөңгелек болса 1,2 диаметр болуы мүмкін.Ал егер жартылай эллипс болса ¼ диаметр.

24-Сурет. Ректификациалық колоннаның сызба нұсқасы

h₄=(n-1)а=(4-1)0,6=1,8 м

h₃=а*3=0,6*3=1,8 м.

Көлденең ағынды колоннаның ауданы

4 метрге тең h₇ юбкасының биіктігін, тәжірибелік деректерге сай қабылдайды. Колон-наның биіктігі

H = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h₆ + h₇ = 1,5 + 15,6 + 1,8 + 1,8 + 2,0 + 1,0 + 4,0 = 27,7 м
Тәрелкелер саны

Ректификациялық тәрелкелер саны, негізінен сұранысқа ие ректификацияның айқындығына байланысты; қайнау температурасының айырмашылығына; фракциялардың бөлінуіне; колоннаға келетін суландыру мөлшеріне байланысты болады.

S-образды элементтері бар тәрелкелер, атмосфералық, қысымдық, ГФУ, абсорбциялық колонналарда қолданады. Оларды вакуумдық колонналар үшін қолдануға ұсынбайды. Бірағылмалы тәрелкелер диаметрі 1-4 колонналар үшін, екілік және төртағылмылылар- диаметрі 4 метрден жоғары колонналар үшін ұсынылады. Клапанды тәрелкелер АВТ, ГФУ, АГФУ, азеотробты айдауда, айқын ректификацияларда қолдануға ұсынылады; ал ситчатый тәрелкелер- айқын ректификациялар үшін, азеотробты айдауда, ГФУ, көтеріңкі сұйықтықтың жүктерінде қолданады. Вакуумдық колонналар үшін ұсынылмайды, ластанған орта үшін, көп мөлшерде тербелістерде жүк тускенде, диаметрі (2,5м жоғары) улкен колонналарда. Жіңішке ағыстың тәрелкелері, колоннадағы қысыммен ( диаметрі 4 метрге дейін) диаметрі 3,2 метрге дейінгі атмосфералық колонналар үшін қолдануға усынылады. Отбойнигі бар жіңішке ағыстың тәрелкелері вакуумдық колонналар үшін қолдануға ұсынылады. Құлау улгідегі торлы тәрелкелер ГФУ, АГФУ, диаметрі 2,4 м дейінгі екіншілік айдауда, сұйықтықтан көп мөлшерде жүк тускенде қолданады.

Мәтінде ректификациялық колоннаның атмосфералық- вакуумдық құрылғысының сипаттамасы берілген.

3. Колоннаның қандай негізгі өлшемдері анықталады?