СОДЕРЖАНИЕ
Колонны фракционирования лабораторные
Колонны фракционирования промышленные
Промышленные перегонные колонны обычно работают в непрерывном установившемся режиме. Если это не повлияет на изменение подачи, тепла, температуры окружающей среды или конденсации, количество добавляемого корма обычно равно количеству удаляемого продукта.
Количество тепла, поступающего в колонну из ребойлера и с сырьем, должно равняться количеству тепла, отводимого верхним конденсатором и продуктами. Тепло, поступающее в дистилляционную колонну, является важным рабочим параметром, добавление избыточного или недостаточного тепла в колонну может привести к пенообразованию, просачиванию, уносу или затоплению.
На Фигуре 3 изображена промышленная ректификационная колонна, разделяющая поток сырья на одну фракцию дистиллята и одну фракцию кубового остатка. Однако многие промышленные ректификационные колонны имеют выходы через определенные интервалы вверх по колонне, так что несколько продуктов, имеющих разные диапазоны кипения, могут быть выведены из колонны, перегоняющей поток многокомпонентного сырья. Самые «легкие» продукты с самыми низкими температурами кипения выходят из верхней части колонн, а самые «тяжелые» продукты с самой высокой точкой кипения выходят из нижней части.
В промышленных ректификационных колоннах используется внешний флегма для лучшего разделения продуктов. Обратный поток относится к части сконденсированного жидкого продукта верхнего погона, который возвращается в верхнюю часть ректификационной колонны, как показано на Рисунке 3.
Внутри колонны нисходящая флегма обеспечивает охлаждение и конденсацию восходящих паров, тем самым повышая эффективность дистилляционной колонны. Чем больше флегмы и / или больше тарелок, тем лучше в башне отделяются материалы с более низкой температурой кипения от материалов с более высокой температурой кипения.
«Тарелки» или «тарелки» с пузырьковыми крышками являются одним из типов физических устройств, которые используются для обеспечения хорошего контакта между восходящим паром и нисходящей жидкостью внутри промышленной ректификационной колонны. Такие лотки показаны на рисунках 4 и 5.
Колонна фракционирования
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторные колонны фракционирования [ править ]
Колонны промышленного фракционирования [ править ]
Промышленные перегонные колонны обычно работают в непрерывном установившемся режиме. Если это не нарушается изменениями подачи, тепла, температуры окружающей среды или конденсации, количество добавляемого корма обычно равно количеству удаляемого продукта.
Количество тепла, поступающего в колонну из ребойлера и с сырьем, должно равняться количеству тепла, отводимого верхним конденсатором и продуктами. Тепло, поступающее в дистилляционную колонну, является важным рабочим параметром, добавление избыточного или недостаточного тепла в колонну может привести к пенообразованию, просачиванию, уносу или затоплению.
На Фигуре 3 изображена промышленная ректификационная колонна, разделяющая поток сырья на одну фракцию дистиллята и одну фракцию кубового остатка. Однако многие промышленные ректификационные колонны имеют выходы через определенные интервалы вверх по колонне, так что несколько продуктов, имеющих разные диапазоны кипения, могут быть выведены из колонны, перегоняющей поток многокомпонентного сырья. Самые «легкие» продукты с самыми низкими температурами кипения выходят из верхней части колонн, а самые «тяжелые» продукты с самой высокой точкой кипения выходят из нижней части.
В промышленных ректификационных колоннах используется внешний флегма для лучшего разделения продуктов. [3] [5] Обратный поток относится к части сконденсированного жидкого продукта верхнего погона, который возвращается в верхнюю часть ректификационной колонны, как показано на Рисунке 3.
Внутри колонны нисходящая флегма обеспечивает охлаждение и конденсацию восходящих паров, тем самым повышая эффективность дистилляционной колонны. Чем больше флегмы и / или больше тарелок, тем лучше в башне отделяются материалы с более низкой температурой кипения от материалов с более высокой температурой кипения.
«Тарелки» или «тарелки» с пузырьковыми крышками являются одним из типов физических устройств, которые используются для обеспечения хорошего контакта между восходящим паром и нисходящей жидкостью внутри промышленной ректификационной колонны. Такие лотки показаны на рисунках 4 и 5.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Лабораторная колонка
Автоматизированная лабораторная колонка Хайета с циркуляционным обогревом, предназначенная для непрерывной ректификации. [2]
Примером простой лабораторной колонки является колонка Вигре. [4]
Применение тарельчатых лабораторных колонок в настоящее время крайне ограничено, так как они обладают большим гидравлическим сопротивлением и захватом. Такие колонки могут быть применены только для непрерывной ректификации, где явления захвата не оказывают существенного влияния на результаты процесса разделения. [5]
Для средних лабораторных колонок с Dan 10 см при изменении м / мкр от 1 4 до 4 0 найдено увеличение DCM от 3 до 500 см2 / с. [7]
На лабораторной колонке при режиме полного орошения определяется какому количеству теоретических ступеней соответствует колонка. [8]
На лабораторной колонке экстрактивной ректификации из фракции грозненского бензина выделены гексан и изогексаны, практически свободные от примеси метилциклопентана. [9]
В лабораторных колонках с различными насадками разделение жидких фаз может оказывать серьезное влияние на ВЭТТ, если одна из жидкостей значительно сильнее смачивает насадку. [12]
Управление работой лабораторных колонок обычно осуществляется вручную квалифицированным оператором с использованием незначительных средств механизации и автоматизации. [14]
Для характеристики лабораторных колонок приняты следующие показатели. [15]
Конденсатор (лаборатория)
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Общие принципы [ править ]
Проектирование и обслуживание систем и процессов с использованием конденсаторов требует, чтобы тепло входящего пара никогда не превышало возможности выбранного конденсатора и охлаждающего механизма; Кроме того, установленные температурные градиенты и потоки материалов являются критическими аспектами, и по мере масштабирования процессов от лаборатории до экспериментальной установки и за ее пределами проектирование конденсаторных систем становится точной инженерной наукой. [3]
Температура [ править ]
Для того чтобы вещество конденсировалось из чистого пара, давление последнего должно быть выше давления пара соседней жидкости; то есть жидкость должна быть ниже точки кипения при этом давлении. В большинстве конструкций жидкость представляет собой только тонкую пленку на внутренней поверхности конденсатора, поэтому ее температура по существу такая же, как и на этой поверхности. Поэтому при проектировании или выборе конденсатора главное внимание уделяется тому, чтобы его внутренняя поверхность находилась ниже точки кипения жидкости.
Тепловой поток [ править ]
Материальный поток [ править ]
Конденсатор также должен иметь такие размеры, чтобы конденсированная жидкость могла вытекать с максимальной скоростью (масса с течением времени), при которой пар, как ожидается, попадет в него. Также необходимо следить за тем, чтобы кипящая жидкость не попала в конденсатор в виде разбрызгивания от взрывного кипения или образования капель в результате лопания пузырьков.
Газы-носители [ править ]
Дополнительные соображения применимы, если газ внутри конденсатора не является чистым паром требуемой жидкости, а является смесью с газами, имеющими гораздо более низкую точку кипения (как, например, может иметь место при сухой перегонке ). Затем при определении температуры конденсации необходимо учитывать парциальное давление его пара. Например, если газ, поступающий в конденсатор, представляет собой смесь 25% паров этанола и 75% углекислого газа (по молям) при 100 кПа (типичное атмосферное давление), поверхность конденсации должна поддерживаться ниже 48 ° C, точка кипения этанол при 25 кПа.
Более того, если газ не является чистым паром, конденсация создаст слой газа с еще более низким содержанием пара непосредственно рядом с поверхностью конденсации, что еще больше снизит точку кипения. Следовательно, конструкция конденсатора должна быть такой, чтобы газ был хорошо перемешан и / или чтобы весь он проходил очень близко к поверхности конденсации.
Жидкие смеси [ править ]
Наконец, если на входе в конденсатор поступает смесь двух или более смешивающихся жидкостей (как в случае фракционной перегонки ), необходимо учитывать давление пара и процентное содержание газа для каждого компонента, которое зависит от состава смеси. жидкость, а также ее температура; и все эти параметры обычно меняются вдоль конденсатора.
Направление потока охлаждающей жидкости [ править ]
Большинство конденсаторов можно разделить на два широких класса.
В противоточных конденсаторах предназначены для возврата жидкости в стороне источника пара, как это требуется в рефлюксе и фракционной перегонке. Обычно они устанавливаются вертикально над источником пара, который входит в них снизу. В обоих случаях конденсированная жидкость может стекать обратно к источнику под собственным весом. [4]
Классификация не является исключительной, поскольку в обоих режимах можно использовать несколько типов.
Исторические конденсаторы [ править ]
Прямая труба [ править ]
Все еще голова [ править ]
Голова все еще находится еще один древний тип конденсатора с воздушным охлаждением. Он представляет собой примерно шаровидный сосуд с отверстием на дне, через которое вводится пар. Пар конденсируется на внутренней стенке сосуда и капает по нему, собираясь на дне головки, а затем стекая по трубке в сборный сосуд внизу. Приподнятая кромка вокруг входного отверстия предотвращает проливание жидкости через него. Как и в трубчатом конденсаторе, тепло конденсации уносится естественной конвекцией. Любой пар, который не конденсируется в голове, может все еще конденсироваться на шее.
Конденсаторы головного типа в настоящее время редко используются в лабораториях и обычно дополняются конденсатором обратного потока другого типа, в котором происходит большая часть конденсации.
Современные конденсаторы [ править ]
Либих [ править ]
Конденсатора Либиха является простой конструкцией циркулировать охлаждающую жидкость, легко построить и недорого. Он назван в честь Юстуса фон Либиха, [6] [7] [8] [9], который усовершенствовал более ранний дизайн Вейгеля [10] и Геттлинга [11] и популяризировал его. Он состоит из двух концентрических прямых стеклянных трубок, внутренняя более длинная и выступает на обоих концах. Концы внешней трубки герметизированы (обычно с помощью кольцевого уплотнения из дутого стекла), образуя водяную рубашку, и снабжены боковыми отверстиями около концов для впуска и выпуска охлаждающей жидкости. Концы внутренней трубки, по которой проходит пар и конденсированная жидкость, открыты.
По сравнению с простой трубкой с воздушным охлаждением конденсатор Либиха более эффективен в отводе тепла конденсации и в поддержании стабильно низкой температуры внутренней поверхности.
Запад [ править ]
Запад конденсатор является вариантом типа Либихи, с более тонкой конструкцией, с конусом и гнездом. Приваренная более узкая рубашка для охлаждающей жидкости может обеспечить более эффективное охлаждение с точки зрения расхода охлаждающей жидкости.
Аллин [ править ]
Дэвис [ править ]
Грэм [ править ]
Катушка [ править ]
Катушки конденсатор является по существу Грэхэм конденсатором с перевернутой конфигурацией хладагента из паровой фазы. Он имеет спиральный змеевик, проходящий по всей длине конденсатора, через который проходит хладагент, и этот змеевик с охлаждающей жидкостью защищен пароконденсатным трактом.
Димрот [ править ]
Спираль [ править ]
Спиральный конденсатор имеет спиральную конденсирующую трубку с впускным и выпускным патрубками вверху на одной стороне. [19] См. Конденсатор Димрота. [ требуется разъяснение ]
Холодный палец [ править ]
Фридрихс [ править ]
Колонны флегмы и фракционной перегонки [ править ]
Вигре [ править ]
Снайдер [ править ]
Видмер [ править ]
Так называемая модифицированная конструкция колонки Видмера широко использовалась, но не подтверждена документами LP Kyrides в 1940 г. [27]
Упаковано [ править ]
Альтернативные охлаждающие жидкости [ править ]
Конденсатор (лаборатория)
СОДЕРЖАНИЕ
История [ править ]
Общие принципы [ править ]
Проектирование и обслуживание систем и процессов с использованием конденсаторов требует, чтобы тепло входящего пара никогда не превышало возможности выбранного конденсатора и охлаждающего механизма; Кроме того, установленные температурные градиенты и потоки материалов являются критическими аспектами, и по мере масштабирования процессов от лаборатории до экспериментальной установки и за ее пределами проектирование конденсаторных систем становится точной инженерной наукой. [3]
Температура [ править ]
Для того чтобы вещество конденсировалось из чистого пара, давление последнего должно быть выше давления пара соседней жидкости; то есть жидкость должна быть ниже точки кипения при этом давлении. В большинстве конструкций жидкость представляет собой только тонкую пленку на внутренней поверхности конденсатора, поэтому ее температура по существу такая же, как и на этой поверхности. Поэтому при проектировании или выборе конденсатора главное внимание уделяется тому, чтобы его внутренняя поверхность находилась ниже точки кипения жидкости.
Тепловой поток [ править ]
Материальный поток [ править ]
Конденсатор также должен иметь такие размеры, чтобы конденсированная жидкость могла вытекать с максимальной скоростью (масса с течением времени), при которой пар, как ожидается, попадет в него. Также необходимо следить за тем, чтобы кипящая жидкость не попала в конденсатор в виде разбрызгивания от взрывного кипения или образования капель в результате лопания пузырьков.
Газы-носители [ править ]
Дополнительные соображения применимы, если газ внутри конденсатора не является чистым паром требуемой жидкости, а является смесью с газами, имеющими гораздо более низкую точку кипения (как, например, может иметь место при сухой перегонке ). Затем при определении температуры конденсации необходимо учитывать парциальное давление его пара. Например, если газ, поступающий в конденсатор, представляет собой смесь 25% паров этанола и 75% углекислого газа (по молям) при 100 кПа (типичное атмосферное давление), поверхность конденсации должна поддерживаться ниже 48 ° C, точка кипения этанол при 25 кПа.
Более того, если газ не является чистым паром, конденсация создаст слой газа с еще более низким содержанием пара непосредственно рядом с поверхностью конденсации, что еще больше снизит точку кипения. Следовательно, конструкция конденсатора должна быть такой, чтобы газ был хорошо перемешан и / или чтобы весь он проходил очень близко к поверхности конденсации.
Жидкие смеси [ править ]
Наконец, если на входе в конденсатор поступает смесь двух или более смешивающихся жидкостей (как в случае фракционной перегонки ), необходимо учитывать давление пара и процентное содержание газа для каждого компонента, которое зависит от состава смеси. жидкость, а также ее температура; и все эти параметры обычно меняются вдоль конденсатора.
Направление потока охлаждающей жидкости [ править ]
Большинство конденсаторов можно разделить на два широких класса.
В противоточных конденсаторах предназначены для возврата жидкости в стороне источника пара, как это требуется в рефлюксе и фракционной перегонке. Обычно они устанавливаются вертикально над источником пара, который входит в них снизу. В обоих случаях конденсированная жидкость может стекать обратно к источнику под собственным весом. [4]
Классификация не является исключительной, поскольку в обоих режимах можно использовать несколько типов.
Исторические конденсаторы [ править ]
Прямая труба [ править ]
Все еще голова [ править ]
Голова все еще находится еще один древний тип конденсатора с воздушным охлаждением. Он представляет собой примерно шаровидный сосуд с отверстием на дне, через которое вводится пар. Пар конденсируется на внутренней стенке сосуда и капает по нему, собираясь на дне головки, а затем стекая по трубке в сборный сосуд внизу. Приподнятая кромка вокруг входного отверстия предотвращает проливание жидкости через него. Как и в трубчатом конденсаторе, тепло конденсации уносится естественной конвекцией. Любой пар, который не конденсируется в голове, может все еще конденсироваться на шее.
Конденсаторы головного типа в настоящее время редко используются в лабораториях и обычно дополняются конденсатором обратного потока другого типа, в котором происходит большая часть конденсации.
Современные конденсаторы [ править ]
Либих [ править ]
Конденсатора Либиха является простой конструкцией с циркулирующими охлаждающей жидкостью, легко построить и недорого. Он назван в честь Юстуса фон Либиха, [6] [7] [8] [9], который усовершенствовал более ранний дизайн Вейгеля [10] и Геттлинга [11] и популяризировал его. Он состоит из двух концентрических прямых стеклянных трубок, внутренняя более длинная и выступает на обоих концах. Концы внешней трубки герметизированы (обычно с помощью кольцевого уплотнения из дутого стекла), образуя водяную рубашку, и снабжены боковыми отверстиями около концов для впуска и выпуска охлаждающей жидкости. Концы внутренней трубки, по которой проходит пар и конденсированная жидкость, открыты.
По сравнению с простой трубкой с воздушным охлаждением конденсатор Либиха более эффективен в отводе тепла конденсации и в поддержании стабильно низкой температуры внутренней поверхности.
Запад [ править ]
Запад конденсатор является вариантом типа Либихи, с более тонкой конструкцией, с конусом и гнездом. Приваренная более узкая рубашка для охлаждающей жидкости может обеспечить более эффективное охлаждение с точки зрения расхода охлаждающей жидкости.
Аллин [ править ]
Дэвис [ править ]
Грэм [ править ]
Катушка [ править ]
Катушки конденсатор является по существу Грэхэм конденсатором с перевернутой конфигурацией хладагента из паровой фазы. Он имеет спиральный змеевик, проходящий по всей длине конденсатора, через который проходит хладагент, и этот змеевик с охлаждающей жидкостью защищен пароконденсатным трактом.
Димрот [ править ]
Спираль [ править ]
Спиральный конденсатор имеет спиральную конденсирующую трубку с впускным и выпускным патрубками вверху на одной стороне. [19] См. Конденсатор Димрота. [ требуется разъяснение ]
Холодный палец [ править ]
Фридрихс [ править ]
Колонны флегмы и фракционной перегонки [ править ]
Вигре [ править ]
Снайдер [ править ]
Видмер [ править ]
Так называемая модифицированная конструкция колонки Видмера, как сообщалось, широко используется, но не документирована LP Kyrides в 1940 г. [27]
