Kolumna

Kolumna

absorpcyjna

absorpcyjna

połówkowa

połówkowa

Kamil Jachymek

Kamil Jachymek

Na dole kolumny umieszcza się kolbę z cieczą, a na

Na dole kolumny umieszcza się kolbę z cieczą, a na

jej górze głowicę, której zadaniem jest częściowe

jej górze głowicę, której zadaniem jest częściowe

zawracanie skraplanej cieczy (orosienia) z

zawracanie skraplanej cieczy (orosienia) z

powrotem do kolumny, a częściowe kierowanie jej

powrotem do kolumny, a częściowe kierowanie jej

do odbieralnika.

do odbieralnika.

Kolumny działają zawsze w układzie

Kolumny działają zawsze w układzie

przeciwprądowym

przeciwprądowym

. Z góry do dołu spływa, pod

. Z góry do dołu spływa, pod

wpływem grawitacji, skroplona ciecz, zaś od dołu

wpływem grawitacji, skroplona ciecz, zaś od dołu

do góry podążają opary mieszaniny, wskutek czego

do góry podążają opary mieszaniny, wskutek czego

znajdują się one w stałym kontakcie z cieczą.

znajdują się one w stałym kontakcie z cieczą.

Wewnątrz kolumny występują elementy

Wewnątrz kolumny występują elementy

konstrukcyjne, które dodatkowo zwiększają

konstrukcyjne, które dodatkowo zwiększają

powierzchnię kontaktu cieczy z oparami. W

powierzchnię kontaktu cieczy z oparami. W

najprostszym przypadku są to półki z wąskimi

najprostszym przypadku są to półki z wąskimi

otworami. W teorii rektyfikacji przyjmuje się, że na

otworami. W teorii rektyfikacji przyjmuje się, że na

jednym elemencie (półce) następuje pojedynczy akt

jednym elemencie (półce) następuje pojedynczy akt

destylacji, czyli odparowanie i ponowne skroplenie

destylacji, czyli odparowanie i ponowne skroplenie

cieczy

cieczy

.

.

Efektywność kolumn podaje się w jednostkach

Efektywność kolumn podaje się w jednostkach

zwanych półkami teoretycznymi - które są równe

zwanych półkami teoretycznymi - które są równe

pojedynczemu aktowi destylacji. Jeśli kolumna ma na

pojedynczemu aktowi destylacji. Jeśli kolumna ma na

przykład 100 półek teoretycznych, oznacza to, że w jej

przykład 100 półek teoretycznych, oznacza to, że w jej

wnętrzu następuje rozdział równy 100 aktom zwykłej

wnętrzu następuje rozdział równy 100 aktom zwykłej

destylacji.

destylacji.

Na efektywność działania kolumny, oprócz wypełnienia,

Na efektywność działania kolumny, oprócz wypełnienia,

mają też wpływ warunki, w jakich odbywa się

mają też wpływ warunki, w jakich odbywa się

rektyfikacja: ciśnienie, temperatura i stosunek cieczy

rektyfikacja: ciśnienie, temperatura i stosunek cieczy

zawracanej do odbieranej. Czym większy jest ten

zawracanej do odbieranej. Czym większy jest ten

stosunek, tym lepszy rozdział. Jednak jego

stosunek, tym lepszy rozdział. Jednak jego

zwiększanie skutkuje też dłuższym czasem całego

zwiększanie skutkuje też dłuższym czasem całego

procesu i wzrostem jego kosztów. Najlepszy rozdział

procesu i wzrostem jego kosztów. Najlepszy rozdział

uzyskuje się przy zachowaniu identycznego ciśnienia i

uzyskuje się przy zachowaniu identycznego ciśnienia i

temperatury na całej długości kolumny. Temperaturę

temperatury na całej długości kolumny. Temperaturę

kontroluje się za pomocą tzw. płaszcza termicznego.

kontroluje się za pomocą tzw. płaszcza termicznego.

Rodzaje kolumn

Rodzaje kolumn



Większość obecnie stosowanych obecnie

Większość obecnie stosowanych obecnie

aparatów rektyfikacyjnych stanowią kolumny

aparatów rektyfikacyjnych stanowią kolumny

półkowe i w mniejszym stopniu kolumny z

półkowe i w mniejszym stopniu kolumny z

wypełnieniem. Dalsze podziały są związane z

wypełnieniem. Dalsze podziały są związane z

kierunkiem przepływu oparów i cieczy, rodzajem

kierunkiem przepływu oparów i cieczy, rodzajem

urządzeń rozpraszających strumień oparów i

urządzeń rozpraszających strumień oparów i

kierujących rozpływem cieczy, rodzajem

kierujących rozpływem cieczy, rodzajem

wypełnienie , itp.

wypełnienie , itp.



W grupie aparatów półkowych wyróżnia się

W grupie aparatów półkowych wyróżnia się

kolumny kołpakowe (dzwonkowe), sitowe,

kolumny kołpakowe (dzwonkowe), sitowe,

zaworowe i inne o specjalnej konstrukcji półek.

zaworowe i inne o specjalnej konstrukcji półek.

Przepływ cieczy i oparów w

Przepływ cieczy i oparów w

obrębie półek

obrębie półek

Przepływ przeciwprądowy jest stosowany na

Przepływ przeciwprądowy jest stosowany na

półkach sitowych bez przelewowych i niektórych

półkach sitowych bez przelewowych i niektórych

przelewowych. Półki z przepływem krzyżowym i

przelewowych. Półki z przepływem krzyżowym i

współprądowym są zwykle wyposażone w

współprądowym są zwykle wyposażone w

przelewy

przelewy

Kolumny z półkami

Kolumny z półkami

kołpakowymi

kołpakowymi

Rodzaje kołpaków

Rodzaje kołpaków

Średnice kołpaków są w pewnych relacjach do średnicy
kolumny i wynoszą dla kolumny o d 0.7-1.5m - ok. 75mm; 1.2-
3.5m – ok. 100mm; ponad 3m – ok..150mm.

Na półkach tunelowych, gdzie kołpaki mają kształt odwróconych

prostopadłościennych koryt z wycięciami – tuneli, ciecz przepływa

równolegle lub prostopadle względem dużej osi tuneli.

W Kolumnach obciążonych dużymi strumieniami cieczy i oparów

są stosowane półki tunelowe z jednostronnymi wycięciami tylko

po jednej stronie tunelu, półki uniflux. Opary wypływające z

wycięć przyspieszają ruch cieczy w półce w kierunku

prostopadłym, równoległym do powierzchni półki.

Kolumny z półkami

Kolumny z półkami

sitowymi

sitowymi

Półki sitowe to segmenty blach perforowanych, z otworami o
średnicy 3 – 25 mm, stosunkiem podziałki do średnicy 2-4,5. Blachy
są płaskie lub faliste. Wysokość przelewu w kolumnach
atmosferycznych to 25-50mm a w próżniowych nie występują
przelewy.

Do półek sitowych zaliczamy

:

• półki rusztowe – szczeliny prostokątne; nie posiadają przelewów

• półki strumieniowe – ruszty ( płaskowniki) są nachylone do
poziomu półki; posiadają przelewy

• półki Kittela – składają się z poziomych segmentów z otworami
skośnymi, z których opary są kierowane w kierunku osi i do obwodu
kolumny; dobra sprawność

Kolumny z półkami zaworowymi

Kolumny te posiadają półki, w których otwory do przepływu oparów
są nakryte „ruchomymi zaworami” zapewniającymi zmienny
stopień otwarcia dla przepływu oparów. Zapewnia to przeciek w
większym stopniu niż na półkach sitowych.

zalety

zalety

wady

wady

Półki kołpakowe

Półki kołpakowe

Praca pod małymi

Praca pod małymi

obciążeniami cieczą

obciążeniami cieczą

Tendencja do zalewania

Tendencja do zalewania

i blokowania cząstkami

i blokowania cząstkami

stałymi;

stałymi;

Duży spadek ciśnienia

Duży spadek ciśnienia

przepływu oparów;

przepływu oparów;

Mała odporność na

Mała odporność na

korozję;

korozję;

2-3 krotny wyższy koszt;

2-3 krotny wyższy koszt;

Złożona i stara

Złożona i stara

konstrukcja;

konstrukcja;

Spadek ciśnienia na

Spadek ciśnienia na

półce 50-150mm słupa

półce 50-150mm słupa

cieczy

cieczy

Półki sitowe

Półki sitowe

Najniższe koszty

Najniższe koszty

instalacyjne;

instalacyjne;

Prosta procedura

Prosta procedura

projektowa;

projektowa;

Dobra sprawność;

Dobra sprawność;

Mała tendencja do

Mała tendencja do

blokowania przy dużej

blokowania przy dużej

średnicy otworów;

średnicy otworów;

Najmniejszy spadek

Najmniejszy spadek

ciśnienia

ciśnienia

Wymagany jest duży

Wymagany jest duży

powrót przy małym

powrót przy małym

spadku ciśnienia.

spadku ciśnienia.

Półki zaworowe

Półki zaworowe

Stałość spadku ciśnienia

Stałość spadku ciśnienia

w szerokim zakresie

w szerokim zakresie

pracy;

pracy;

Duży powrót( stosunek

Duży powrót( stosunek

L/G)

L/G)

Złożona bodowa

Złożona bodowa

Dziękuję za uwagę

Dziękuję za uwagę