Применение АПН для ректификации

Расчеты АПН для ректификации от 3000р

Поскольку в АПН увеличение массопередачи связано с ростом гидравлического сопротивления, применение АПН для проведения абсорбции (при давлениях, близких к атмосферному) требует технико-экономического анализа, так как в некоторых случаях возрастание гидравлического сопротивления и соответствующее увеличение расхода энергии может быть нецелесообразным. Поэтому АПН следует применять преимущественно для загрязняющих сред в тех случаях, когда другие аппараты становятся- непригодными. Для чистых сред применение АПН не всегда целесообразно. В то же время при ректификации (кроме случаев вакуумной ректификации) некоторое повышение сопротивления не является нежелательным, и поэтому применение АПН для ректификации представляется весьма перспективным.
Лабораторные исследования по ректификации в АПН проводили в стеклянной колонне диаметром 80 мм с тремя тарелками щелевого типа (доля свободного сечения 0,4, ширина щели 2 мм). Шары - полые фторопластовые диаметром 10 мм и плотностью 600 кг/м3. Высота слоя на первой и третьей тарелках составляла 50 мм, на второй (средней) тарелке ее изменяли от 50 до 100 мм. Ректификации подвергали смесь этанол-вода с содержанием 3-5% (масс.) этанола при полном возврате флегмы. Скорость пара ее рассчитывали по концентрации этанола в верхней части колонны, где концентрация составляла 60-66% (мол.)] изменяли от 1 до 6 м/с. Результаты оценивали эффективностью тарелки (средней) по Мерфри; эффективность возрастала с увеличением скорости пара и высоты статического слоя. Опыты показали, что АПН превосходят тарельчатые и насадочные колонны в 5-6 раз по производительности и в 3-4 раза по эффективности.
В другой работе [68] исследовали односекционную колонну диаметром 45 мм и четырехсекционную колонну диаметром 54 мм. В качестве насадки применяли полы стеклянные шарики диаметром 6-8 мм и плотностью 700 кг/м3. Доля живого сечения решетки составлял, 0,21-0,65, высота слоя 30-110 мм. Скорость пара изменяли от 0,5 до 4 м/с. Опыты проводили как с полным возвратом флегмы, так и с выводом дистиллята. Ректификации подвергали смеси дихлорэтан-толуол, метилэтилкетон-толуол, толуол-бутанол, этанол-бутанол и этанол-вода
Критерий Рейнольдса для пара Reп рассчитывали по скорости пара и диаметру шара.
В работе изучали трехсекционную колонну диаметром 100 мм с насадкой из сплошных полиэтиленовыл шаров диаметром 8 мм и плотностью 910 кг/м3. Доля живого сечения решетки составляла от 0,23 до 0,47 при ширине щели 2 мм или 0,59 при ширине щели 4 мм Высота статического слоя составляла 48-128 мм. Ско рость пара изменяли от 0,5 до 9 м/с, плотность орошения - от 3 до 48 м/ч. Ректификации подвергали смеси метанол-вода, этанол-вода и пропанол-вода, а так же тройную смесь ацетон-и-пропилбензол-фенол.
С целью исследования работы АПН под вакуумом и под давлением проведены опыты по отгонке ацетона в указанной выше тройной смеси под вакуумом ректификации смеси пропан - пропилен под давлением. Отгонку ацетона проводили на описанной выше копонн диаметром 100 мм при остаточном давлении ~4 кПа и полном возврате флегмы. Насадкой служили полые стеклянные шары диаметром ~13 мм и плотностью 850 кг/м3. Доля свободного сечения решетки составляла 0,47, высота статического слоя 100 мм. Проведенные при тех же условиях опыты с неподвижной насадкой из колец Рашига размером 15x15x2 мм показали, что производительность АПН в 2 раза выше производительности насадочной колонны.
Ректификацию смеси пропан-пропилен проводили в двухсекционной колонне диаметром 130 мм под давлением 1,3 МПа при полном возврате флегмы. Насадка состояла из полиэтиленовых шаров диаметром 8 мм, доля свободного сечения решетки была 0,6, высота статического слоя 100 мм, скорость пара 0,5 м/с. В этих условиях производительность АПН диаметром 130 мм эквивалентна производительности провальной тарелки диаметром 390 мм с долей свободного сечения 0,1.
Сообщается [123] о промышленной колонне диаметром 600 мм для разделения изобутан-изобутиленовой фракции под давлением 0,4-0,6 МПа. Колонна имела 24 тарелки. Насадкой служили капроновые шары диаметром 37 мм и плотностью 450 кг/м3. Тарелки были перфорированными с долей свободного сечения 0,4, диа¬метр отверстий 12,5 мм. Высоту статического слоя при испытаниях меняли от 90 до 220 мм. Расстояние между тарелками было равно 600 мм. Большая часть опытов была проведена при полном возврате флегмы, причем эффективность процесса оценивали по к.п.д. колонны (отношение числа теоретических тарелок к числу действительных). При Н= 220 мм максимальный к.п.д, соответствовал скорости пара 0,5-1,2 м/с и достигал 0,46-0,48. При дальнейшем повышении скорости пара до 2,1 м/с к.п.д. уменьшается до 0,41, а затем резко падал до 0,1 при скорости выше 2,7 м/с. Авторы работы предполагают, что это вызывается «прилипанием» насадки к верхней решетке при ограниченной высоте секции. При Н=150 мм, когда возможна более высокая степень расширения слоя, с повышением скорости пара от 0,6 до 2 м/с к.п.д. колонны увеличивался от 0,42 до 0,52-0,53. При дальнейшем повышении скорости пара к.п.д. несколько снижался. На основании сказанного рекомендуется скорость пара 2 м/с при высоте слоя 150 мм; при этом к.п.д. колонны составляет 0,5-0,52. Эти результаты сравниваются с данными для колонны с колпачковыми тарелками, в которой при том же процессе достигается к.п.д. 0,34 при скорости пара 0,4-0,45 м/с.