Способы создания орошения в колонне

Для создания орошения применяют следующие основные способы:

· парциальная конденсация,

· парциальная конденсация с охлаждением флегмы,

· острое неиспаряющееся (циркуляционное) орошение,

· острое неиспаряющееся (циркуляционное) орошение с дополнительным отбором дистиллята,

· острое испаряющееся (холодное) орошение,

· острое испаряющееся (холодное) орошение с парциальной конденсацией паров.

Парциальная конденсация имеет место, когда часть паров, поднимающихся с верхней тарелки, конденсируется и возвращается на верхнюю тарелку в виде потока флегмы. Несконденсированные пары (ректификат) отводят из колонны. Для конденсации паров в парциальном конденсаторе отводят тепло , которое можно рассчитать из теплового баланса верхней части колонны:

Разделительное действие парциального конденсатора обычно приравнивают к действию одной теоретической тарелки, т.е. считают, что потоки жидкости и пара на выходе из него находятся в равновесии. Тепло, отводимое в парциальном конденсаторе, как видно из формулы, зависит от температуры, до которой необходимо охладить ректификат, чтобы сконденсировать заданное количество флегмы. Часто температуры жидкого и парового потока считают близкими, тогда последним слагаемым можно пренебречь, а разницу энтальпий в принять равной скрытой теплоте испарения (конденсации).

Парциальная конденсация с охлаждением флегмы (рис. 3б). В этом случае часть сконденсированных паров выводится из конденсатора при температуре и затем разделяется на два потока: флегмы и дистиллята . Несконденсированные пары выводятся в виде дистиллята при температуре . В частном случае . Количество тепла, отводимое в конденсаторе, определяется из уравнения:

В этом уравнении определяют из (31), заменив на и на . При получим парциальную конденсацию, но с вводом флегмы при более низкой температуре. Обычно температуру флегмы поддерживают близкой к температурам верхней тарелки и дистиллята, поэтому орошение почти не испаряется в верхней части колонны.

Острое неиспаряющееся (циркуляционное) орошение (рис 4). В этом случае часть флегмы выводят из колонны, охлаждают в теплообменнике до и вновь возвращают в колонну. При контакте охлажденной флегмы с поднимающимися парами происходит их охлаждение от температуры до и частичная конденсация. Образовавшийся поток вторичной флегмы стекает вниз по колонне, пары ректификата отбираются сверху. Обычно принимают, что составы жидкости, стекающей с верхней тарелки, и паров ректификата являются равновесными. Количество циркуляционного орошения и отводимого тепла связаны уравнением:

Такой тип орошения применяют при большой температуре верха колонны по сравнению с температурой хладагента. Для случая, представленного на рис. когда часть циркуляционного орошения отводится в виде второго потока дистиллята, получим:

Острое испаряющееся (холодное) орошение (рис. 4. в, г). Это наиболее распространенный в промышленности вариант

При этом способе орошения холодную жидкость подают в колонну, где в результате контакта с парами часть паров конденсируется, образуя поток флегмы , а все орошение испаряется и вместе с парами ректификата поступает в конденсатор. Изменяя количество орошения можно регулировать количество стекающей флегмы . Для случая, приведенного на рис. 4. в, количество тепла, отводящееся в конденсаторе-холодильнике, определяют по уравнению:

Случай «г» применяют главным образом, когда в смеси содержатся небольшие количества низкокипящих компонентов, для конденсации которых нужен низкотемпературный хладагент. Поскольку содержание неконденсируемых компонентов мало, унос целевых компонентов с потоком дистиллятных паров также невелик.