Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе по направлению подготовки «Технологические машины и оборудование»

Давление
Теоретически процесс ректификации можно проводить при любом давлении, но существует оптимальное давление.
Оптимальное давление - это минимальное давление, при котором конденсацию верхнего продукта можно проводить, охлаждая продукт водой или воздухом. Таким образом, выбранная температура в емкости орошения и будет определяющим фактором выбора давления в колонне: при парциальной конденсации паров верхнего продукта – это значение давления точки росы, а при полной конденсации – значение давления насыщенных паров кипящей жидкости.
Оптимальным охлаждающим агентом является оборотная вода. Температура ее в средней полосе России поддерживается в районе плюс 16-20⁰ С зимой и плюс 24-30⁰ С – летом. Учитывая это, температура конденсации верхнего продукта принимается равной ориентировочно 40⁰ С, а при использовании аппаратов воздушного охлаждения (АВО) температура в емкости орошения должна быть на 10-12⁰ С выше максимально возможной температуры окружающего воздуха.
Абсолютное давление в емкости орошения при такой конденсации верхнего продукта определяется по уравнению:




где
- молярная концентрация компонентов;
- абсолютное давление насыщенных паров компонентов при расчетной температуре в емкости орошения, МПа.
Давление в емкости орошения равно сумме парциальных давлений насыщенных паров при данной температуре.
Давление в ректификационной колонне обычно принимается на 0,2-0,3 МПа выше, чем давление в емкости орошения. Этого давления достаточно для преодоления гидравлического сопротивления при прохождении паров через тарелки.
Температуры верха, низа и ввода сырья в колонну
Для опредленного заданного состава дистиллята и жидкого остатка, температуру верха и низа колонны определяют методом последовательного приближения. Температура верха колонны определяется как температура конца кипения верхнего продукта.
Температура низа колонны должна отвечать температуре начала кипения остатка в колонне.
Температура подаваемого в колонну сырья, должна соответствовать расчетной температуре тарелки питания. Значение оптимальной температуры питания определяется в зависимости от величины затрат на хладоагент и теплоноситель. При использовании дорогих хладоагентов (пропан, аммиак) при отделении метана и этана невыгодно перегревать сырье, то есть лучше направить его в колонну при температуре кипения или даже в переохлажденном состоянии. В то же время, при использовании дешевых хладоагентов (вода, воздух) и дорогих теплоносителей становится выгодным подавать сырье в парожидкостном состоянии.
Кратность орошения или флегмовое число [3].
Очень важным параметром процесса ректификации является количество орошения, подаваемого на верхнюю тарелку колонны. Обычно зависит от кратности орошения или флегмового числа – отношения количества подаваемого орошения к количеству дистиллята.
Определение фактического флегмового числа представляет сложную задачу. Чем выше чистота получаемого дистиллята, тем выше должно быть флегмовое число. Чем ближе между собой температуры кипения разделяемых компонентов, тем больше должно быть флегмовое число.

2. 
   Технологический режим работы ректификационной колонны
   

Основным показателем работы колонны деэтанизации является четкость разделения сырья на составляющие компоненты и концентрация целевых компонентов во фракциях. Качество их должно удовлетворять требованиям существующих технических условий и станддартам.
Устойчивая работа ректификационной колонны обеспечивается:

• 
  равномерной подачей сырья колонны;
  
• 
  равномерной подачей орошения;
  
• 
  постоянством состава сырья;
  
• 
  надежным обеспечением колонны теплоносителем и хладоагентами.
  

Постоянство подачи сырья
При неравномерной подаче сырья контактирующие на тарелках пары и флегма не приходят в состояние равновесия из-за того, что в одних случаях уровни в тарелках будут низкими, а в других – высоким, и поэтому возможен прорыв паров и , кроме того, скорость паров тоже будет разной. При предельных нагрузках по сырью возможен заброс флегмы с нижележащих тарелок на вышележащие и вынос вспененной жидкой фазы через шламовую трубу колонны. В результате такой подачи сырья ректификация будет нечеткой и в верхнем продукте – дистилляте – может содержаться не только пограничный (по температуре кипения) компонент, но и более высококипящий (например, в дистилляте депропанизатора может быть обнаружен н-бутан). И в то же время, в кубовом остатке останется неотпаренным некоторое количество НКК
Всякие изменения загрузки колонн необходимо проводить плавно, без рывков, ориентируясь на показания расходомеров и анализаторов качества – хроматографов на потоке дистиллятов и кубовых остатков.