Atelier de laborator privind funcționarea în siguranță a coloanelor de rectificare. Digest - siguranță industrială

Lucrări de laborator.

Studierea procesului de rectificare

Obiectiv:

studiul procesului de rectificare a alcoolului etilic pe o unitate de lot,

calculul numărului de plăci teoretice,

determinarea randamentului coloanei de distilare.

Informatii de baza

Rectificarea este un proces de separare a amestecurilor lichide omogene prin intermediul schimbului reciproc de componente între lichid și vapori obținute prin evaporarea amestecului care se separă. Acest proces se bazează pe volatilitatea diferită a componentelor care alcătuiesc amestecul, adică. asupra diferenței dintre punctele lor de fierbere la aceeași presiune.

Procesul de rectificare se realizează în coloane, care sunt aparate cilindrice verticale cu dispozitive de contact. Cele mai răspândite în industrie sunt coloanele de rectificare, în care capacele, sita și plăcile de chiuvetă sunt folosite ca dispozitive de contact. În coloana de rectificare, fluxurile de neechilibru compozițional de vapori și lichid trec unul spre celălalt. Vaporii din coloană merg de jos în sus, iar lichidul curge de sus în jos. Ca rezultat al interacțiunii de contact, vaporii sunt îmbogățiți cu o componentă mai volatilă (cu fierbere scăzută), iar lichidul este îmbogățit cu o componentă mai puțin volatilă (cu fierbere ridicată). Suprafața dezvoltată de contact de fază pe tăvi este formată din bule și jeturi de abur în timpul trecerii sale multiple (barbotare) prin straturile lichide.

Sarcina principală a instalațiilor de rectificare din industria alimentară este obținerea de alcool rectificat cu o concentrație de alcool de cel puțin 96% cu un conținut minim de impurități din 40% alcool brut. Se știe că alcoolul etilic este ușor solubil în apă, formând un amestec binar apă-alcool cu ​​conținut diferit de alcool. Punctul de fierbere al alcoolului etilic 100% (t balot = 73,8 °C la o presiune de 760 mm Hg. Art.) diferă semnificativ de proprietățile apei distilate și această diferență se folosește la separarea componentelor diferitelor materiale care conțin alcool pentru a obține o concentrație mare de alcool. Distingeți între concentrația molară, de masă și volumetrică a alcoolului. În mod tradițional, în industria alimentară și chimică, conceptul de concentrație volumetrică este utilizat ca raport dintre volumul unui lichid dizolvat și volumul întregii soluții. Această valoare este exprimată ca procent și este denumită % vol. sau în fracții de m 3/m 3 , l / l, ml / ml. Datorită diferențelor de densitate a alcoolului (ρ = 0,790 g / ml) și a apei (ρ = 1.000 g / ml) și a caracteristicilor de dilatare termică a acestora, concentrațiile de volum și greutate nu sunt întotdeauna corect traduse unele în altele.

Separarea alcoolului dintr-un amestec apă-alcool trebuie efectuată la un punct de fierbere corespunzător concentrației amestecului și la o presiune constantă a vaporilor peste amestec. La o presiune de 760 mm Hg. Artă. punctul de fierbere al amestecurilor apă-alcool de diferite concentrații scade aproape continuu de la 100 ° C la o concentrație de alcool de 0% la 78,3 ° C la 100%. O excepție este un anumit interval de concentrație în apropierea punctului azeotrop (94,6%), unde punctul de fierbere devine oarecum mai mic decât punctul de fierbere al alcoolului 100% (Fig. 1). Amestecurile azeotrope sau cu fierbere inseparabilă sunt cele în care aburul este în echilibru cu lichidul și are aceeași compoziție ca și amestecul care fierbe.

Figura 1 - Dependența temperaturii apei saturate-alcool

abur la o presiune de 760 mm Hg

Separarea unor astfel de amestecuri prin rectificare este imposibilă, deoarece condensarea vaporilor produce un lichid cu aceeași compoziție ca și amestecul inițial, care se numește „alcool etilic - rectificat”. Punctul său de fierbere este de 78,15 ° C, iar concentrația de alcool stabilită de standardul de stat al Federației Ruse este de la 96 la 96,4%. În acest caz, densitatea lichidului condensat la 20 ° C este de 8,12 g / ml, densitatea vaporilor la 760 mm Hg. - 1,601 g / ml și căldura specifică vaporizare - 925 J/g.

Pentru obținerea alcoolului rectificat se folosesc instalații continue (Fig. 2). În ele, alcoolul brut și vaporii de apă supraîncălziți sunt amestecați în partea inferioară a coloanei de rectificare și se convertesc vaporii de apă-alcool cu ​​o temperatură de 94 ° C.

Amestecul inițial este depozitat într-un rezervor de stocare 3, din care pompa 9 printr-un filtru 11 este alimentată într-un rezervor sub presiune 4. Dintr-un rezervor sub presiune 4, amestecul inițial curge gravitațional printr-un rotametru într-un încălzitor situat într-un cub 2. , unde se încălzește cu un reziduu liniștit. Temperatura amestecului inițial după încălzire este determinată de citirea termometrului. În coloana de distilare 1, amestecul inițial încălzit este alimentat în 7, 9 sau 11 plăci, numărând de sus. Coloana are 12 tăvi cu sită cu segmente dispozitive de drenaj... Diametrul interior al coloanei este de 200 mm.

Figura 2 - Diagramă schematică instalație industrială continuă cu abur de încălzire

1 - Coloana de distilare; 2 - cub; 3 - rezervor de stocare; 4 - rezervor sub presiune; 5 - condensator de reflux; 6 - colectarea distilatului; 7 - răcitor al reziduului de distilare; 8 - colectarea reziduurilor de cuva; 9 - pompa; 10 - rotametru; 11 - filtru

Din tava inferioară, lichidul curge în cubul-evaporator 2, care are înăuntru un serpentin care este încălzit cu abur. Condensul de la aburul de încălzire de la bobină este evacuat în canal prin sifonul de condens. Debitul de abur de încălzire este reglat de o supapă, iar presiunea este determinată de un manometru. În cubul de evaporator, o parte din lichid se transformă în abur, iar cealaltă este îndepărtată ca reziduu de fund. Reziduul inferior trece prin frigiderul 7, unde este răcit cu apă, și intră în colectorul 8. Din colectorul 8, fundul nemișcat se întorc în rezervorul de stocare 3. Colectorii 6, 8 și spațiul inelar al condensatorului de reflux 5 sunt conectate la atmosferă, care asigură funcţionarea coloanei la presiunea atmosferică. Din tava superioară a coloanei, aburul îmbogățit cu o componentă cu punct de fierbere scăzut intră în condensatorul de reflux 5, care este și el răcit cu apă. Debitul de apă este măsurat cu un rotametru, iar temperatura acesteia la intrare și la ieșire este măsurată cu termometre. Lichidul format în condensatorul de reflux după condensarea completă a aburului este împărțit în două părți. Unul sub formă de reflux este alimentat în refluxul coloanei, iar celălalt este luat sub formă de distilat, care intră în colectorul 6 și apoi merge în rezervorul de stocare 3. Cantitatea de reflux și distilat se măsoară cu rotametre. .

Coloana este echipată cu probe pentru lichid din tăvi, reflux, distilat, lichid în alambic, precum și probe pentru vapori care intră în tavă și părăsesc stratul de spumă. Prelevatoarele de abur sunt echipate cu schimbătoare de căldură conductă în conductă în care probele de abur sunt condensate, iar condensul este colectat în recipiente separate. Pe fiecare placă a coloanei sunt instalați senzori de temperatură, care funcționează împreună cu un dispozitiv secundar. Cunoașterea temperaturii lichidului de pe tăvi vă permite să determinați profilul temperaturii de-a lungul înălțimii coloanei.

Descrierea configurației experimentale

Această lucrare implică studiul procesului de rectificare a alcoolului etilic într-o instalație de laborator cu incalzitor electric(9) și realimentarea periodică a materiilor prime care conțin alcool, a cărei schemă este prezentată în figura 3. Instalația este formată dintr-un cub de evaporare (1), o coloană de distilare (2) instalată vertical pe capacul său și un încălzitor electric. (9).

Figura 3 - Schema schematică a unei unități de redresare de laborator cu încălzitor electric și umplere periodică a rezervorului de evaporare cu amestec apă-alcool.

Partea principală a instalației este o coloană compozită, care este împărțită într-o parte de rectificare superioară (3) și inferioară (2). Partea superioară include un dispozitiv de condensare (4), un răcitor (5), un regulator de selecție a alcoolului (6) și un sistem de țevi care le conectează (10). În timpul redresării, condensatorul (4) și schimbătorul de căldură (5), realizate conform schemei „pipe-in-pipe”, primesc în mod constant apă de răcire în debit contracurent. În partea superioară a vasului de evaporare, bornele tubului manometric sunt realizate pentru a măsura presiunea aburului format și căderea de presiune în coloană.

Spre deosebire de industrial coloane de rectificare cu capac, tavi perforate si lasate in coloane de laborator de diametru ultra mic (10-30 mm) ca elemente de contact, cea mai folosita garnitura tip Sulzer din plasa ondulata inoxidabila sau arcuri prismatice spiralate din otel inoxidabil. Procesul de transfer de căldură și masă pe astfel de elemente de contact se desfășoară continuu de-a lungul întregii înălțimi a coloanei, iar starea de echilibru, echivalentă cu o placă teoretică, are loc după ce aburul depășește un anumit strat, a cărui înălțime este asociată cu înălțimea. a plăcii teoreticeVTT sau înălțimea unității de transferEEP ... Această înălțime este de obicei estimată în milimetri, ceea ce face ușor de evaluat eficacitatea unei anumite duzeEEP ... Deci, cu un diametru interior al coloanei de 30 mm, EEP-ul garniturii spiral-prismatice este de 15-30, iar pentru ambalajul „Sulzer” folosit în cazul nostru este de 20-25 mm. Cu toate acestea, chiar și cu un diametru de coloană de 40 mm, eficiența lor este practic aceeași șiEEP este de 25-30 mm. Astfel, în coloanele împachetate, înălțimea unității de transfer depinde puternic de diametrul coloanei și crește rapid odată cu creșterea acesteia. Prin urmare, una dintre direcțiile promițătoare pentru creșterea eficienței energetice a echipamentelor industriale este miniaturizarea acestuia și utilizarea unui număr mare de elemente de contact.

Cerințe de siguranță

Pentru implementare munca de laborator studenţii sunt admişi numai după promovarea unui briefing privind protecţia muncii şi Siguranța privind incendiileîn laborator și la locul de muncă.

În conformitate cu acestea, înainte de a începe instalarea, trebuie să vă familiarizați cu structura și inspecția externă pentru a verifica funcționarea coloanei de rectificare, rezervorului de evaporare, conductelor, supape de închidere, electrocasnice; disponibilitatea de împământare, funcționalitate oprire de protecție, izolatie electrica si termica.

Porniți instalația în prezența unui maestru de formare și sub supravegherea lui directă.

Pentru a evita inundarea coloanei de distilare și eliberarea accidentală a refluxului fierbinte, urmați cu strictețe recomandările pentru procedura de lucru în laborator.

Aveți grijă și acuratețe atunci când lucrați la unitate. Rețineți că în timpul funcționării, unele dintre elementele și dispozitivele sale au o temperatură de aproximativ 100 despre S.

Comandă de lucru

Familiarizați-vă cu diagrama instalației de laborator și locația instrumentelor. Întocmește descrierea acestuia și întocmește tabele pentru înregistrarea rezultatelor testelor.

Umpleți rezervorul de evaporare la 3/4 cu alcool brut cu o concentrație care nu depășește 45%.

Opriți complet extracția de distilat cu ajutorul regulatorului de extracție a distilat.

Verificați asamblarea corectă și etanșeitatea sistemului de conducte.

Conectați intrarea și ieșirea apei de răcire la rețeaua de alimentare cu apă și asigurați-vă că schimbătorul de căldură de evacuare a condensului și condensatorul însuși sunt conectate corect în serie pentru funcționarea în modul de contracurent al lichidului de răcire.

* Timpul total de pregătire a unității pentru funcționare durează de la 5 la 20 de minute, în funcție de abilitățile de lucru, necesitatea realimentării rezervorului de evaporare, curățarea acestuia, durata racordării la rețeaua de alimentare cu apă etc.

Conectați suportul la rețeaua de 220 V și porniți rețeaua.

Conectați un stand automat laUSBconectorul computerului și rulați programul Start → Programe →MeasLAB→ „Rectificare” (Figura 5). Pentru o cunoaștere mai detaliată a funcționării software-ului, deschideți descrierea „Manualului software”.

Porniți comutatorul VK 1 pentru funcționarea încălzitorului în modul de pornire de 1 kW.

După stabilizarea citirilor instrumentelor de măsurare, porniți sistemul informatic pentru măsurarea automată (Figura 5) a parametrilor procesului și porniți încălzirea rezervorului de evaporare și, în funcție de citirile instrumentelor, urmăriți modificările în temperatura lichidului și a mediului vapor-gaz.

Figura 5 - Aspect program de rectificare

Verificați fluxul secvenţial de abur format în rezervorul de evaporare în coloana de distilare și în condensator; începutul condensării vaporilor și formarea unui distilat. Înregistrați punctul de fierbere al soluției, temperatura și presiunea mediului de vapori-gaz din rezervorul de evaporare, cantitatea totală de energie cheltuită pentru încălzirea lichidului, proiectarea instalației și pierderea de căldură în mediu inconjuratorși introduceți datele obținute în tabelul 1.

Deschideți complet regulatorul de extracție a distilatului și numărați numărul de picături care intră în distilator în 20 de secunde.

Setați raportul de reflux la cel puțin 4 setând regulatorul de selecție a distilatului la o scădere de 5 ori a numărului de picături în același timp.

Atunci când vaporii și refluxul componentelor lichide cu fund cu punct de fierbere scăzut se acumulează în partea superioară a coloanei, se organizează o selecție lentă și secvențială a acestor substanțe în vasul de primire folosind un regulator de prelevare a probelor de distilat controlat manual, urmată de identificarea lor din înregistrările computerizate. a temperaturii vaporilor care intră în condensator și ținând cont de presiunea atmosferică reală.

După eliberarea componentelor cu punct de fierbere scăzut, cea mai lungă perioadă de lucru începe cu rectificarea alcoolului etilic în sine, care se efectuează la un raport de reflux de cel puțin 3 și înlocuirea recipientului de primire cu unul nou. În același timp, este important să se prevină inundarea coloanei, începutul căreia poate fi determinat de apariția pulsațiilor caracteristice în înregistrarea scăderii presiunii în coloană și apariția zgomotelor „gâlgâite” în timpul funcționării. a instalatiei. Extragerea distilatului este setată corect dacă temperatura vaporilor din partea superioară a coloanei nu a scăzut la 5-15 minute după oprirea extragerii.

În etapa de primire a produsului principal, măsurați moduri traditionale folosind un termometru portabil, un recipient de măsurare și un cronometru de computer și introduceți valorile parametrilor de rectificare care se schimbă încet în tabel:

debitul apei de răcire a schimbătorului de căldură și a condensatorului de reflux;

temperatura apei care intră în schimbătorul de căldură;

temperatura apei la ieșirea schimbătorului de căldură;

temperatura apei care intră în condensatorul de reflux;

temperatura apei care iese din condensatorul de reflux.

Finalizați selecția alcoolului alimentar atunci când temperatura vaporilor acestuia este cu 0,1 mai mare decât 78,3 ° C.

Selectați fracțiunile de coadă ale impurităților conținute în materia primă. Aceasta nu implică o modificare a setării coloanei, ci doar o înlocuire a rezervorului de primire. Selectarea fracțiilor de coadă este finalizată atunci când temperatura aburului din condensator atinge aproximativ 82-85 ° C.

După terminarea lucrărilor, opriți încălzitorul rezervorului de evaporare (butonul VK1). După ce coloana s-a răcit, opriți alimentarea cu apă a condensatorului și a schimbătorului de căldură. Opriți sistemul de măsurare și porniți dispozitivele digitale de măsurare panoul frontal instalare.

Deconectați unitatea de la rețeaua electrică.

După scurgerea reziduului de jos și curățarea rezervorului de evaporare, aduceți unitatea la starea inițială.

Procesați datele obținute și introduceți rezultatele acestora în Tabelul 1.

Determinați numărul de plăci teoretice ale coloanei de distilare și comparați înălțimea totală a celor 3 bare laterale cu rezultatul obținut.

Răspundeți la întrebările de control și trageți concluzii independente cu privire la munca efectuată.

Modificarea lent a parametrilor procesului

Consumul de apă pentru răcirea schimbătorului de căldură și a condensatorului de reflux ___ l/s

Temperatura apei care intră în schimbătorul de căldură ___ 0 CU

Temperatura apei la ieșirea schimbătorului de căldură ___ 0 CU

Temperatura apei care intră în condensatorul de reflux ___ 0 CU

Temperatura apei la ieșirea din condensatorul de reflux ___ 0 CU

Tabelul 1. Rezultatele măsurătorilor și calculelor.

Denumirea parametrilor și unitățile de măsură ale acestora

Valorile curente ale parametrilor monitorizați

Rău

1. Încălzirea materiei prime până la punctul de fierbere

Timp de încălzire înainte ca lichidul să înceapă să fiarbă, min

Temperatura inițială a amestecului după încălzire, 0 С,

Temperatura aburului și a refluxului în condensator, kPa

2... Perioada inițială de rectificare. Selectarea fracțiilor capului

Presiunea amestecului vapori-gaz la intrarea coloanei, kPa

Energie electrica emis de încălzitor, numărul de impulsuri de contorizare

3... Perioada principală de rectificare a alcoolului etilic

Timp de evaporare al fracțiilor cu punct de fierbere scăzut, min

Punctul de fierbere al lichidului, ° С

Temperatura aburului și a refluxului în coloană, kPa

Temperatura aburului în condensator, kPa

Presiunea amestecului vapori-gaz la intrarea coloanei, kPa

Presiunea coloanei distilate într-un densimetru hidrostatic, kPa

Consum de distilat, număr de picături în 20 de secunde

Energia electrică eliberată de încălzitor, numărul de impulsuri ale contorului

4... Perioada finală de rectificare. Colectarea sterilului

Timp de evaporare al fracțiilor cu punct de fierbere scăzut, min

Punctul de fierbere al lichidului, ° С

Temperatura aburului și a refluxului în coloană, kPa

Temperatura aburului în condensator, kPa

Presiunea amestecului vapori-gaz la intrarea coloanei, kPa

Presiunea coloanei distilate într-un densimetru hidrostatic, kPa

Consum de distilat, număr de picături în 20 de secunde

Energia electrică eliberată de încălzitor, numărul de impulsuri ale contorului

Concentrația fundului X w,%

Concentrația de distilat X w,%

Prelucrarea experimentală a datelor

Pentru valorile medii ale parametrilor etapei principale de rectificare prin volumetrie se calculează concentrația molară de alcool în amestecul inițial X Fși distilați X p . Costurile amestecului inițial sunt recalculateFși distilați P în molar. Din ecuațiile bilanțului material al coloanei, debitul și concentrația reziduului de distilare se găsesc conform ecuațiilor

W= F – P, X w =(Fx F – PX p )/ W,

Unde F, P, W- consumul amestecului initial, distilat, reziduu de cuva, kmoli/s;

X f . X p . X w - compozitiile amestecului initial, distilat, reziduu de distilare, mol. acțiune.

Determinați raportul de refluxR- raportul dintre debitul de reflux și debitul de distilat și se calculează cantitatea de aburGurcând pe coloană. Cunoscând valoareaGși diametrul coloanei (D la = 20 mm), determinați viteza aburului în secțiunea liberă a coloanei w. Viteza aburului în coloană poate fi calculată și prin determinarea cantității de abur din ecuația de echilibru termic a deflegmatorului (acest calcul poate fi folosit ca verificare).

Conform datelor de referință, o curbă de echilibru este construită pe hârtie milimetricăy= f(X) pe diagrama y-x (Figura 5) și marcați pe abscisă valorile concentrațiilor amestecului inițial X

f- raportul dintre debitul amestecului inițial și debitul distilatului.

Calculați segmentul care taie linie de lucru partea superioară a coloanei pe axa ordonatelor (Figura 6). Prin punctul A (x p = y p ) iar segmentul rezultat trasează linia de lucru a părții superioare a stâlpului. Prin punctul D (x w= y w ) și punctul C trasează linia de lucru a părții inferioare a stâlpului. Între liniile de echilibru și de lucru se construiesc treptele de schimbare a concentrației (Figura 6). Fiecare etapă corespunde unei plăci teoretice. După ce s-a determinat numărul de pași teoreticin T , și cunoașterea numărului de plăci reale din coloanăn, aflați valoarea medie a randamentului tăvii conform ecuației

Valoarea eficienței tăvii depinde de condițiile hidrodinamice și de proprietățile fizico-chimice ale vaporilor și lichidului.

Când coloana funcționează „pe ea însăși”, distilatul nu este retras, adică raportul de reflux este infinit ... În acest caz, linia de lucru a coloanei coincide cu diagonala.

Întrebări de control

Care este procesul de separare a substanțelor numit rectificare? Care sunt diferențele folosite în asta proprietăți fizice substante separate?

Ce amestecuri se numesc amestecuri azeotrope sau care fierb inseparabil? De ce nu pot fi separate prin rectificare?

De ce standardul stabilește concentrația de alcool rectificat egală cu%. Care sunt cerințele suplimentare pentru acest produs?

Cum este aranjată coloana de distilare? Ce dispozitive sunt folosite în el ca elemente pentru a crește interacțiunea de contact a fazelor care se mișcă în coloană?

Care este motivul inundarii coloanei de rectificare? Cum poate fi detectat și prevenit?

Cum funcționează o coloană de distilare când raportul de reflux este zero? Cum se modifică gradul de purificare și concentrația alcoolului etilic rezultat?

Care dintre substanțele conținute de materiile prime care conțin alcool sunt ușoare sau cu punct de fierbere scăzut: aldehide, acetone, alcooli grei, alcool metilic, uleiuri de fuel? Care dintre ele sunt distilate imediat după eliberarea alcoolului rectificat?

De ce este finalizată selecția alcoolului comestibil atunci când temperatura vaporilor acestuia atinge 0,1 mai mare și nu mai mică de 78,3 ° C?

Literatură

Bogdanov Yu.P., Zotov V.N., Koloskov S.P. et al.Manual pentru producerea alcoolului. Echipamente, mijloace de mecanizare si automatizare. - M: Industria ușoară și alimentară, 1983, 343 p.

Devyatykh G.G., Elliev Yu.E. Introducere în teoria epurării profunde a substanțelor. - M. Nauka, 1981 .-- 320s.

Stare principala operare sigură coloane de rectificare este de a asigura etanșeitatea acestora. Motivul pentru încălcarea etanșeității coloanelor poate fi o creștere a presiunii în aparatul de mai sus standarde acceptabile, coroziunea și eroziunea corpului, diverse daune mecanice. O creștere a presiunii poate apărea atunci când coloana este supraîncărcată cu amestecul separat, temperatura din partea inferioară a coloanei crește, orificiile din dispozitivele de distribuție sunt astupate. [...]

Pentru a preveni creșterea presiunii în coloană, cantitatea și compoziția amestecului de separat, precum și temperatura de-a lungul înălțimii aparatului sunt controlate cu atenție. În acest caz, temperatura vârfului coloanei este menținută de un regulator care modifică debitul de irigare. Pentru a evita „inundarea” coloanei cu o creștere a debitului de produs, este necesar să se asigure că tăvile cu capac cu bule sunt instalate strict orizontal, iar numărul și diametrul dispozitivelor de preaplin de pe tăvi corespund capacității de aparatul. Pentru a elimina posibilitatea pătrunderii gazului în coloană, conducta de ramificare a tăvii inferioare este coborâtă sub nivelul lichidului din cubul coloanei. [...]

O atenție deosebită trebuie acordată funcționării tăvilor de sită, deoarece acestea sunt ușor înfundate cu sedimente, de exemplu, rășini formate în timpul procesării. [...]

În cazul creșterii excesive a presiunii, coloanele sunt echipate cu un sistem de autoblocare de siguranță, supape de reținere pe linia de alimentare cu materii prime și reactivi și supape de siguranță care evacuează excesul de vapori în torță. Totodată, pe liniile de ramificație care provin de la supapele de siguranță sunt instalate opritoare de flacără. [...]

Este foarte periculos să crești brusc presiunea în coloană atunci când apa intră în ea. Apa clocotită din coloană face ca presiunea să crească atât de repede încât supapele de siguranță nu au timp să funcționeze, iar aparatul se poate rupe. Pentru a exclude pătrunderea apei în coloana de distilare, este necesar: să se asigure că materiile prime și irigarea nu conțin apă; înainte de a furniza abur viu către cubul coloanei, este imperativ să eliminați complet condensul de pe linia de alimentare cu abur; verificați periodic absența fisurilor și a deteriorărilor pe conductele încălzitorului cub de coloane și în răcitoarele de irigare. [...]

Un mare pericol este încălcarea etanșeității coloanelor care funcționează sub vid. În acest caz, aerul este aspirat în coloană și se formează un amestec exploziv direct în aparatul însuși. Sunt impuse cerințe sporite privind etanșeitatea coloanelor de vid, în special, se folosesc îmbinări cu flanșe cu caneluri spinoase, se analizează vaporii de evacuare pentru conținutul de oxigen, iar vidul este stins cu gaze inerte (azot). [...]

Siguranța funcționării coloanelor de vid este în mare măsură determinată de caracterul complet al condensului vaporilor de produse petroliere aspirate cu aer. Condensarea vaporilor de ulei are loc de obicei într-un condensator barometric. În caz de condens incomplet, o parte din produse prin dispozitivele de ejectare intră în canalizare, iar atunci când se folosesc pompe de vid mecanice uscate, acestea sunt eliberate în atmosferă, poluând-o. Prin urmare, emisiile pompelor de vid, precum și apa evacuată în sistemul de canalizare de la condensatoarele barometrice, sunt pretratate. [...]

Pentru o curgere liberă a apei prin conducta barometrică a condensatorului barometric, înălțimea acestuia trebuie să fie de cel puțin 10,5-11 m, apoi greutatea apei din conductă echilibrează pe deplin forța presiunii atmosferice, iar apa este drenată liber în un puț echipat cu etanșare hidraulică. Etanșarea hidraulică, care are de obicei 0,6-0,8 m înălțime, elimină riscul ca aerul să fie aspirat în coloană prin conducta barometrică. Fluxul de apă în condensatorul barometric este reglat în așa fel încât apa evacuată prin conducta de scurgere în puț să aibă o temperatură de cel mult 30-35 ° C și să nu conțină produse petroliere. Odată cu creșterea consumului de apă, nu are timp să intre în fântână, nivelul său crește și apa se umple partea inferioară condensator, perturbând funcționarea acestuia. În plus, prin conducta căștii, apa poate pătrunde în tăvile superioare ale coloanei de distilare și poate perturba funcționarea acesteia. [...]

Când produsul intră în coloană, pereții acesteia sunt abraziți. Prin urmare, în punctul de introducere a produsului, se instalează un „melc” de protecție, înlocuibil pe măsură ce se defectează, direcționând fluxul spre centrul coloanei într-o spirală [...]

Coloanele de distilare au o greutate semnificativă, căzând pe o suprafață de sprijin relativ mică, de aceea sunt instalate pe suporturi inelare masive echipate cu rigidizări și conectate la fundație. șuruburi de ancorare... Pentru lucrări de renovare in interiorul coloanei este dotat cu camine de vizitare cu un diametru de cel putin 0,45 m. Pentru comoditatea muncii, se amenajeaza cate o trapa la fiecare 4-5 placi. Pentru a facilita deschiderea capacelor trapei și a preveni posibilitatea căderii acestora de la înălțime, capacele trapei sunt dispuse pe balamale (balamale). [...]

Capitole similareîn alte documente:

Obiectiv:

Investigarea funcționării unei coloane de laborator ambalate de acțiune periodică la maxim (plin) și irigare de lucru.

Determinarea numărului de pași pentru modificarea concentrației (plăci teoretice) în coloană la diferite moduri de funcționare a acesteia.

Determinarea înălțimii de ambalare echivalentă a plăcii teoretice (ETT).

Determinarea coeficientului de irigare.

Determinarea temperaturii de sus și de jos a coloanei.

1. Descrierea configurației laboratorului

Configurația laboratorului (Figura 1) include o coloană ambalată 1, o manta de încălzire 2, un condensator de reflux - frigider 3 și un răcitor de distilat 4. Spiralele metalice sunt folosite ca ambalaj în coloană. Pentru a asigura adiabaticitatea procesului de rectificare, coloana are o încălzire electrică laterală 5. Inlathrom 6. Cubul coloanei 1, plasat în mantaua de încălzire, are un prelevator de reziduu de fund 7. Pentru condensarea fazei de vapori, se foloseşte un condensator - frigider 3. şi intră un receptor 9. Pentru menţinerea presiunii atmosferice în coloană este prevăzută o aerisire 10.

1- coloana de rectificare; 2 - manta de incalzire; 3 - condensator invers - frigider; 4 - frigider cu distilat; 5 - incalzire electrica laterala; 6 - LATR; 7 - prelevator; 8 - macara; 9 - receptor

Figura 3 - Schema amenajării unui laborator

2. Tehnica experimentului.

Se prepară un amestec inițial care conține NKK și VKK, se încarcă 50 ml din amestec în cubul de coloană.

Pornirea instalației începe cu alimentarea cu apă a condensatorului - frigider. Apoi mantaua de încălzire este pornită. După ce amestecul fierbe și apare irigarea în partea inferioară a duzei, încălzirea laterală este pornită. Intensitatea încălzirii laterale se menține astfel încât în ​​partea superioară a duzei să apară un strat de lichid. Acest fenomen se numește inundare a coloanei. „Sufocarea” este necesară pentru a umezi ambalajul și, în consecință, pentru a intensifica procesul de transfer de masă. Apoi încălzirea laterală este redusă până la obținerea cantității stabilite de irigare (numărul de picături pe minut deasupra și sub duză). În acest caz, stratul lichid de deasupra ambalajului curge în cubul coloanei. Reduceți treptat încălzirea laterală, astfel încât irigarea să nu se oprească. Dacă irigarea se oprește, atunci este necesar să „sugrumi” din nou coloana. Aceasta setează modul coloanei corespunzător modului de irigare completă. În acest caz, nu se ia distilat.

După menținerea modului de irigare complet timp de 30-40 de minute, se iau 3-4 picături de distilat și restul pentru analiză. În plus, modul de funcționare este setat cu selectarea distilatului la o viteză de 6-10 picături pe minut. După primirea a 2,5-4 ml de distilat, se iau pentru analiză 3-4 picături de distilat și aceeași cantitate de reziduu, iar lucrul pe coloană se termină. Mantaua de încălzire și încălzirea laterală se opresc. Alimentarea cu apă a condensatorului frigiderului se oprește la 15-20 de minute după ce încălzitoarele sunt oprite.

Patru probe prelevate în timpul experimentului (distilat și reziduu la reflux complet și modul de funcționare al coloanei) sunt analizate pe un refractometru la 20 ° C. Dependența grafică „indice de refracție – compoziție” este utilizată pentru a determina conținutul de NCC în toate probele. în fracții de volum.

Rezultatele experimentului sunt înregistrate. Trebuie avut în vedere faptul că numărul de picături pe minut deasupra și dedesubtul duzei nu sunt neapărat egale între ele. Cu toate acestea, ele ar trebui să fie apropiate și constante în timp în condiții de echilibru ale funcționării coloanei.

Date experimentale:

Mod de irigare completă:

n dist = 1,392

n cub = 1,433

Fracții de volum:

distilat - 0,95

cuba - 0,56

Mod de lucru:

Partea de sus a coloanei - 135

La selecție - 18

n dist = 1,3925

n cub = 1,44

Fracții de volum:

distilat - 0,92

cuba - 0,51

3. Prelucrarea rezultatelor experimentale

Compozițiile volumetrice ale distilatului și ale reziduului sunt recalculate la molar.

Cu irigare completă:

Cu irigare de lucru:

Determinați raportul de reflux:

Raportul de irigare în exces:

Conform orarului stabilim:

Unde

Numărul de pași cu irigare completă - 15

În modul de funcționare - 23

Înălțimea ambalajului echivalentă cu o placă teoretică:

Cu irigare completă:

În modul de funcționare:

Găsiți temperatura de sus și de jos a coloanei:

Cu irigare completă: t 1 = 98,8 0 C și t 2 = 102,0 0 C

În modul de funcționare: t 1 = 99,0 0 C și t 2 = 102,5 0 C

În modul de funcționare, numărul de tăvi teoretice este mai mare decât în ​​irigarea completă, prin urmare, înălțimea ambalajului este în mod corespunzător mai mică.

Lucrare de laborator nr 5

„Studiul funcționării plăcilor cu zăbrele de tip eșuat”

Obiectiv:

Studiul influenței caracteristicilor hidrodinamice asupra poziției punctului dispersat și a punctului de „inundare” pe modelul coloanei folosind sistemul aer-apă.

1,2 - rotametru; 3 - compresor; 4 - grila de distributie; 5 - manometru;

6 - farfurie; 7 - coloană; 8 - supapă de control.

Figura 4 - Schema unei configurații de laborator

1 Metoda de lucru

Compresorul este pornit, creând un mic flux de aer prin model. Măsurați căderea de presiune pe manometrul 5 de pe placă fără irigare pentru a determina coeficientul de rezistență al plăcii uscate. Apoi consumul de aer se reduce la).

Setați debitul de apă specificat pe rotametru și creați un flux mic de aer prin model. Într-o stare de funcționare constantă a tăvii, se măsoară rezistența tăvii și se măsoară valoarea maximă a picăturii, care se observă la un debit dat de lichid și gaz, și înălțimea spumei pe tavă. . Apoi, debitul de aer este ușor crescut de supapa de pe rotametru. Cu un nou flux de aer, după 3-5 minute de funcționare, placa se măsoară din nou prin diferența și înălțimea spumei. Înregistrați debitul de apă și aer la intrarea inițială în funcțiune a plăcii. Crește consumul de aer. Datele sunt introduse în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1- Rezultatele experimentului

2 Prelucrarea rezultatelor experimentale

Determinați secțiunea transversală liberă relativă a tăvii folosind formula:

Determinați viteza aerului în întreaga secțiune a coloanei după debitul de aer

Să calculăm coeficienții de rezistență ai unei plăci „uscate”, ținând cont că la un debit de aer Q 2 = 0,007 m 3 / s rezistența plăcii
= 80 Pa

În funcție de căderea de presiune pe placa „uscata”, determinați coeficientul de rezistență al „plăcii uscate”:

Tabel 2.2- Rezultatele calculului

S-a studiat influența caracteristicilor hidrodinamice asupra poziției punctului dispersat și a punctului de „inundare” pe modelul coloanei folosind sistemul aer-apă. S-a calculat căderea de presiune pe tavă și s-a comparat cu valoarea experimentală.