Дистилляция тепловых насосов

Основная структура системы ректификации

Основными элементами системы ректификации являются:

Ректификационная колонна
регенератор нагрева
Конденсатор
Рециркуляционные резервуары и трубопроводы

Ректификационная колонна ограничена подающей тарелкой, верхняя часть представляет собой дистилляционную секцию, а нижняя часть — секцию стриппинга. После того как жидкость при определенной температуре и давлении попадает в дистилляционную колонну, легкий компонент постепенно концентрируется в дистилляционной секции. После выхода из верхней части колонны весь конденсат попадает в резервуар для обратного потока. Одна часть используется как верхний продукт колонны (также называемый дистиллят), а другая часть возвращается в колонну в качестве жидкости для обратного потока. Цель жидкости для обратного потока — дополнить легкий компонент на тарелке колонны, чтобы поддерживать стабильный состав жидкости и обеспечивать непрерывную и стабильную дистилляционную операцию. После того как тяжелый компонент концентрируется в секции стриппинга, одна часть используется как нижний продукт (также называемый остаточной жидкостью), а другая часть после повторного кипения возвращается в колонну, обеспечивая определенный поток поднимающегося пара для дистилляционной операции.

Технологический процесс ректификационной колонны:

Ректификация осуществляется в колоннах, тарельчатых колоннах или заполненных колоннах. Паровая и жидкая фазы проходят процесс массопередачи на тарелке колонны или на поверхности заполнителя. Летучие компоненты переносятся из жидкой фазы в паровую, а компоненты, которые трудно испаряются, переносятся из паровой фазы в жидкую.

Требуется получить как легкие, так и тяжелые компоненты из смеси. В колонне деплегмации должны быть предусмотрены секция стриппинга и дистилляционная секция, которая называется полной колонной.
Помимо верхних и нижних продуктов, продукты также необходимо отводить со стороны колонны. Процесс должен осуществляться в сочетании основной колонны и колонны стриппинга.
Если требуется только легкий или тяжелый компонент, колонна может использовать только дистилляционную или стриппинг-секцию.

Процесс управления ректификацией

Отношение между температурой, давлением и составом
Влияние параметров процесса
Контроль температуры чувствительной тарелки
Контроль разности температур
Массовый баланс

Тепловой насос

Тепловой насос — это устройство, которое повышает тепловую энергию из области низкой температуры в область высокой температуры, при этом требуется затратить определенное количество механической работы. Тепловой насос для ректификации сжимает газ низкой температуры с помощью компрессора, повышая его температуру. При перегреве газ может служить источником тепла в нижней части колонны. Циркуляционная среда теплового насоса поглощает тепло пара в конденсаторе на верхней части колонны, а затем испаряется в газ. После сжатия газ нагревается и затем поступает в повторный кипятильник для конденсации. Конденсат проходит через дроссельный клапан и поступает в конденсатор для испарения.

В процессе дистилляции могут возникнуть проблемы

Наводнение

Слой пены на пластине градирни может быть поднят до верха патрубка нисходящего потока. Жидкость на пластине не может плавно стекать вниз, что приводит к препятствию потоку жидкости и, как следствие, к «затоплению».

Обратное смешивание

Когда поднимающийся газ является жидкостью в башне, высокая и низкая жидкость смешиваются вместе, разрушая изменение концентрации жидкости вдоль направления потока.

Утечка жидкости

В процессе работы, если поднимающемуся газу не хватает энергии, чтобы пройти через слой жидкости на пластине башни, он не может удержать жидкость, что приводит к утечке жидкости.

Увлечение

В процессе массопереноса большое количество уноса приведет к попаданию в продукт тяжелых компонентов, которые не должны подниматься в верхнюю часть колонны.