Выбор типа колонны для дистилляции

●Заполнительная колонна представляет собой устройство для непрерывной передачи веществ между газовой и жидкой фазами. В ней происходит непрерывный обратный поток этих фаз, что способствует передаче веществ и тепла. Концентрация компонентов газовой и жидкой фаз изменяется по высоте колонны. ● В пластинчатой колонне фазы газа и жидкости встречаются слой за слоем в обратном направлении, происходит передача массы и тепла; концентрация компонентов газовой и жидкой фаз изменяется по высоте колонны постепенно. Преимущества и недостатки колонны с наполнителем: ● Преимущества: (1) простая конструкция, небольшое падение давления; (2) удобство обработки коррозионных веществ (наполнитель обычно изготавливается из коррозионностойких материалов), веществ, склонных к образованию пены (газ проходит через жидкостную среду не в виде пузырьков, к тому же наполнитель способствует разрушению пузырьков); также подходит для работы в вакууме (небольшое сопротивление движению газа и жидкости). ● Недостатки: (1) большие габариты и высокий вес; (2) низкая эффективность передачи веществ, плохая стабильность работы; (3) не подходит для обработки загрязненных жидкостей, газов, содержащих частицы твердых веществ, а также веществ, склонных к образованию налета. Колонна с наполнителем также является широко используемым устройством для передачи веществ между газом и жидкостью. По сравнению с пластинчатыми колоннами, основными преимуществами наполнительных колонн являются простая конструкция, низкое давление и возможность использования наполнителя из коррозионностойких материалов. В начальный период колонны с наполнителем использовались в основном в лабораториях и небольших заводах, причем диаметр таких колонн обычно составлял менее 0,5 метра. Однако в последние годы был достигнут значительный прогресс в исследованиях и применении колонн с наполнителем, и теперь уже не является чем-то необычным колонны такого диаметра — от нескольких метров до десятков метров. В зависимости от структуры наполнителя существуют решетчатые колонны и колонны, состоящие из других видов наполнителей. Башня представляет собой круглый цилиндр, внутри которого на разных уровнях расположены слои наполнителя определенной высоты. В ранние времена в качестве наполнителей использовались такие природные твердые материалы, как гравий и кокс. Позже стали широко использоваться искусственные наполнители, такие как фарфоровые кольца (например, кольца Ласси) и деревянные решетки. Способы укладки этих наполнителей в колонне делятся на хаотичную укладку и упорядоченную укладку. При работе колонны с наполнителем жидкость поступает сверху в колонну и равномерно распыляется по её поперечному сечению с помощью дисперсора жидкости. В слое наполнителя жидкость автоматически распределяется по поверхности наполнителя и стекает в виде пленки. Между слоями наполнителя расположены устройства для перераспределения жидкости, которые обеспечивают её равномерное распределение по поперечному сечению колонны и её поступление в нижние слои наполнителя. Газ поступает внутрь башни с нижней части, проходит через свободное пространство между заполнителями и выходит из нее с верхней части. Газ, выходящий из слоя наполнителя, может содержать небольшое количество капель тумана, поэтому на верхней части колонны необходимо установить дефлегматор. Газо-жидкостные фазы вступают в контакт внутри колонны с наполнителем; поверхность жидкостного слоя на наполнителе является основной поверхностью для передачи масс между газо- и жидкостной фазами. В наполненной колонне с обратным потоком газо-жидкостной фазы в условиях нормальной работы газовая фаза является непрерывной фазой, а жидкая фаза — дисперсной. Пластинчатый колонновой аппарат — это широко используемое устройство для передачи массы между газом и жидкостью. Он состоит из обычно цилиндрического корпуса и нескольких пластин, расположенных в нем горизонтально на определенном расстоянии друг от друга. При нормальной работе пластинчатой колонны жидкость под действием силы тяжести проходит сверху вниз через все слои пластин, после чего вытекает из нижней части колонны ； Под действием разницы давлений газ проходит через отверстия, расположенные на пластинах колонны, снизу вверх сквозь все слои пластин, после чего выходит из верхней части колонны. На каждой пластине находится определенное количество жидкости. Когда газ проходит через слой жидкости на пластине, происходит контакт между двумя фазами и передача вещества между ними. Энергия, необходимая для формирования газо-жидкостной границы раздела в пластинчатой колонне, поступает от газа. Пластинчатый колонну обладает двумя основными функциями: (1) на каждой пластинке необходимо обеспечить тесный и полноценный контакт между газовой и жидкой фазами, чтобы создать достаточно большую и постоянно обновляющуюся поверхность контакта между фазами, что способствует снижению сопротивления процессу передачи вещества ； (2) Внутри колонны необходимо обеспечить обратный поток газовой и жидкой фаз, чтобы достичь максимальной силы переноса веществ. Когда концентрации газовой и жидкой фаз при входе и выходе из колонны остаются постоянными, средняя сила движения масс при обратном потоке этих фаз достигает максимума. В пластинчатой колонне пластины располагаются друг над другом в соответствии с принципом обратного потока двух фаз. Помимо обеспечения полного контакта газовой и жидкой фаз на пластинах колонны, целью проектирования пластинчатых колонн является создание внутри колонны идеальных условий потока, наиболее благоприятных для процесса массообмена. А именно: в целом фазы должны двигаться в противоположных направлениях, а на каждой пластине — происходить равномерный перекрестный контакт фаз. Основным элементом пластинчатой колонны являются пластины. Структура различных пластин примерно одинакова; основные её элементы включают: (1) каналы для газа на пластине — ситовые отверстия; (2) водопадное устройство. Сравнение колонн с наполнителем и пластинчатых колонн: (1) у колонн с наполнителем диапазон работы ограничен, и они особенно чувствительны к изменениям нагрузки жидкости. При небольшой нагрузке жидкости поверхность наполнителя не может быть должным образом смочена, в результате чего эффективность передачи веществ резко снижается ； При чрезмерной нагрузке жидкостью легко возникает перелив. Пластинчатый колонновой реактор обладает широким диапазоном рабочих условий. (2) Винтовые колонны не подходят для обработки сред, содержащих твердые взвеси, тогда как некоторые типы пластинчатых колонн (например, колонны с пластинами большого диаметра) могут эффективно обрабатывать такие среды. Кроме того, очистка пластинчатых колонн также проще, чем у колонн с наполнителем. (3) Когда в процессе контакта газа и жидкости необходимо охлаждение для удаления тепла реакции или растворения, конструкция наполнительных колонн усложняется из-за необходимости равномерного распределения жидкости; в колоннах с пластинами кулерные спирали можно легко установить на пластинах колонны. (4) Диаметр колонны с наполнителем может быть довольно маленьким. Диаметр пластинчатой колонны обычно не меньше 0,6 м. (5) Проектирование пластинчатых колонн является довольно точным и надежным. Коэффициент безопасности невелик. (6) При небольшом диаметре колонны наполнительная колонна имеет низкую стоимость благодаря простой конструкции. (7) Фильтрующие колонны подходят для систем с легко пенящимися веществами и коррозионными веществами, поскольку наполнитель способствует сдерживанию образования пены и её разрушению; в качестве наполнителя может использоваться керамический материал. (8) Для термочувствительных систем целесообразно использовать колонны с наполнителем, поскольку в таких колоннах количество жидкости, остающейся внутри, меньше, чем в пластинчатых колоннах, а время пребывания материала внутри колонны относительно короче. (9) Падение давления в колонне с наполнителем меньше, чем в пластинчатой колонне, поэтому она более подходит для работы в вакууме.

Огромное, огромное спасибо! :):):):)

Колонны с наполнителем эффективны; в промышленности в основном используются именно такие колонны

1. Для коррозионных сред, систем, склонных к образованию пузырьков, термочувствительных материалов и высоковязких материалов обычно используются колонны с наполнителем. 2. Для башенных установок среднего и малого размера, а также тогда, когда диаметр башни меньше 600 мм, целесообразно использовать наполнительные башни — это позволяет сэкономить средства и упростить процесс строительства. 3. Для обработки веществ, склонных к агрегации или содержащих частицы, целесообразно использовать пластинчатые колонны. Не засоряется и легко моется. 4. Для сред, у которых в процессе разделения наблюдаются значительные процессы поглощения или выделения тепла, целесообразно использовать пластинчатые колонны. 5. Для колонн с несколькими источниками подачи сырья и боковыми выходами, при небольшом количестве пластин между боковыми выходами, целесообразно использовать пластинчатую колонну. При использовании колонн с наполнителем конструкция внутренних элементов становится более сложной. 6. В случаях, когда объем обработки или нагрузка сильно колеблются, целесообразно использовать пластинчатые колонны. При слишком малом объеме жидкости происходит неравномерное распределение жидкости в слое наполнителя; поверхность наполнителя не полностью смачивается, что снижает эффективность колонны ； При слишком большом объеме жидкости может возникнуть поток жидкости, который мешает процессу передачи веществ. Раздвижные клапаны и другие элементы конструкции пластинчатых колонн обеспечивают более высокую гибкость в эксплуатации. 7. Для установок с требованиями к качеству продукта как на верхней, так и на нижней части колонны целесообразно использовать пластинчатые колонны. 8. В зависимости от различных технологических процессов и особенностей, в одной башне можно использовать конструкцию, сочетающую пластинчатые элементы и наполнители, то есть смешанную конструкцию башни. Подходит для колонн, в которых нагрузка газа и жидкости по высоте колонны сильно изменяется.

Спасибо, спасибо! ! {:2_30:}{:2_30:}