Оборудование нефтеперерабатывающих предприятий и основы проектирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возрастание уноса приводит, в конечном счете, к образованию второй поверхности раздела фаз в нижней отстойной зоне (см. рис.78), нарушению противотока и «захлебыванию» колонны.

Аналогичное влияние оказывает уменьшение доли поперечного сечения аппарата распределителем для диспергируемой фазы: капли укрупняются и легко увлекаются сплошной фазой. Для того чтобы по возможности свести к минимуму явления, ускоряющие «захлебывание», распределитель дисперсной фазы устанавливают в нижней расширенной части колонны, где скорость сплошной фазы уменьшается, а сплошную фазу вводят, как показано на рис. ХШ-19, чтобы устранить возмущение потока на входе в колонну.

Распылительные  экстракторы отличаются высокой  производительностью, но вместе с тем очень низкой интенсивностью массопередачи, обусловленной обратным (продольным) перемешиванием. Величина ВЕП в них достигает нескольких метров. Это является основной причиной весьма ограниченного промышленного применения распылительных колонн.

Полочные  колонные экстракторы. Полочные экстракторы представляют собой колонны с тарелками-перегородками различных конструкций. Перегородки имеют форму либо чередующихся дисков и колец (рис. 79), либо глухих тарелок с закраинами и сегментными вырезами, которые устанавливаются так же, как в барометрических конденсаторах (см. рис. 79, а), либо форму дисков с вырезами, показанных на рис. 79, б. Расстояние между соседними полками составляет обычно 50—150 мм. Капли, коалесцируя, обтекают перегородки в виде тонкой пленки, омываемой сплошной фазой. Интенсивность массопередачи в полочных колоннах несколько выше, чем в распылительных, главным образом за счет их секционирования посредством перегородок, что приводит к уменьшению обратного перемешивания.

Насадочные и сетчатые колонные экстракторы. Эти экстракторы  по существу не отличаются от обычных  насадочных и ситчатых колонн, широко применяемых для процессов абсорбции  и других массообменных процессов.

В насадочных экстракторах насадка обычно располагается на опорных колосниковых решетках слоями высотой от 2 до 10 диаметров колонны. При таком размещении насадки жидкости дополнительно перемешиваются в пространстве между ее слоями. Одна из фаз диспергируется с помощью распределительного устройства и движется в колонне противотоком к сплошной фазе. Проходя через насадку, капли многократно коалесцируют и вновь дробятся. Их окончательная коалесценция и образование слоя диспергируемой фазы происходят в отстойной зоне колонны по выходе из слоя насадки. Соответственно в одной из отстойных зон (верхней или нижней) поддерживается уровень поверхности раздела фаз.

 

 

Рис.  79.  Полочные колонные экстракторы: а—с полками типа диск—кольцо;  б—с чередующимися полками типов I  и II.

 

В качестве насадки наиболее часто используют керамическую насадку (кольца Рашига). Важное значение для гидродинамических условий работы насадочных экстракторов имеет смачиваемость материала насадки жидкостями. Для того чтобы поверхность контакта фаз определялась поверхностью капель диспергированной фазы, сплошная фаза должна лучше смачивать насадку, чем диспергированная. В противном случае капли сливаются в пленки; при этом поверхность контакта фаз ограничивается геометрической поверхностью самой насадки.

В ситчатом экстракторе диспергируемая фаза, например легкая, как показано на рис.80, проходя через отверстия ситчатых тарелок, многократно дробится на капли и струйки, которые, в свою очередь, распадаются на капли в межтарелочном пространстве. После взаимодействия со сплошной фазой капли коалесцируют и образуют слой легкой фазы под каждой вышерасположенной тарелкой. В случае если диспергируется тяжелая фаза, то слой этой жидкости образуется над тарелками.

Когда гидростатическое давление слоя жидкости становится достаточным для преодоления сопротивления отверстий тарелки, жидкость, проходя через отверстия тарелки, диспергируется вновь. Сплошная фаза(в данном случае — тяжелая жидкость) перетекает с тарелки на тарелку через переливные патрубки.

Все гравитационные экстракторы отличаются простотой конструкции, обусловленной отсутствием движущихся частей. Соответственно стоимость этих аппаратов и расходы, связанные с их эксплуатацией, относительно невелики. Однако в большинстве случаев (исключая процессы обработки систем жидкость

— жидкость с низким межфазным натяжением) интенсивность массопередачи в гравитационных экстракторах низка. Это объясняется тем, что дл» систем

Тяжелая жидкость

Легкая жидкость

Легкая жидкость

Рис.  80.  Ситчатый  колонный экстрактор.

Легкая жидкость

жидкость — жидкость разность плотностей фаз значительно меньше, чем для систем пар (газ) — жидкость и обычно недостаточна для тонкого диспергирования одной жидкой фазы в другой, необходимого для создания значительной поверхности контакта фаз. Гравитационные экстракторы мало пригодны для работы с большими соотношениями расходов фаз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы для  проверки

1. Общие сведения о процессе экстракции и область применения
2. Что такое экстрагент, экстракт и рафинат.
3. Схема процесса экстракции в системах жидкость-жидкость и ее описание
4. Достоинство процесса экстракции по сравнению с другими процессами разделения жидких смесей
5. Использование процесса экстракции при извлечении летучих вешеств
6. Методы экстракции смесей органических веществ взависимости от числа применяемых экстрагентов
7. Одноступенчатая экстракция, схема и описание
8. Схема и принцип работы ступенчато-отстойного экстрактора
9. Схема и принцип работы распылительного колонного экстрактора
10. Полочные колонные экстракторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

Фарамазов С.А. Оборудование нефтерперерабатывающих заводов и его эксплуатация, -М., Химия, 1984

Рудин М.Г.,Смирнов  Г.Ф. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов - Л.,Химия, 1984

Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии  М.,Химия, 1971.

Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. М.,Химия, 1980

Кузнецов А.А.,Кагерманов С.М.,Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Л.,Химия,1974

Эмирджанов  Р.Т.,Лемберанский Р.А. Основы технологических расчетов в нефтепереработке и нефтехимии. М.,Химия, 1989