Размышления о эмульгационном режиме колонны

[Power ON]

1. Чем меньше занимает насадка в трубе места и чем больше у нее площадь тем лучше. Попробуй нержавые мочалки. У них очень маленький занимаемый объем трубы  при соизмеримых с насадкой площадях.
2. Высота перелива зависит от мощности подаваемой в трубу и от плотности жидкости. У тебя U образный жидкостный уровень. В одном плече жидкость с плотностью 0,8...0,9. В другом плече спиртопаровая эмульсия с плотностью 0,2...0,5. Соотношение уравненных высот будет 1/4....1/2.
3. Для насадки 3,5х3,5 с принудительным затоплением наверно ~2000Вт. Давление будет зависеть от высоты жидкости и динамического сопротивления насадки не пугайся если увидишь 90....100мм.р.с.
4. Скорость отбора голов и скорость отбора тела не увеличится. Для отбора голов большая удерживающая способность колонны будет только во вред. На скорость влияет удельный расход энергии на 1лАС. Твои предположения оптимистичны. Надо ориентироваться на качество продукта.
5. Как и для типовой колонны для окончания процесса - 98...99*С. С выдавливанием сивухи в лютер. Хотя, много сивухи зависнет и в нижней части колонны. Отбор тела наверно целесообразно везти до 95*С. Смотри на качество продукта.

Разрыв не критичен, заткни пространство между царгами куском нержамочалки.
Диаметр 7..8 мм это минимум. Учти что трубки должны быть стойкие к горячему спирту. А это силикон...
И утепли трубки, во избежании теплопотерь...

[Игорь]

З.Ы. Причина моих экспериментов - низкие потолки, желание увеличить скорость отбора и качество продукта.

Недавно команда Селиваненко провела серию сравнительных экспериментов по ректификации в предзахлебном и эмульгационном режимах, с насадкой Разной формы и размера. Эксперименты проводили при ректификации воды с целью выделения дейтерия и трития.
Да, это не спирт, поэтому для тебя в результатах этих экспериментов будут интересны не столько значения ВЭТС, сколько разница между обычным и эмульгационным режимом. Разница в нагрузочной способности, флегмовых числах и высотах насадочного слоя, соответствующих одной тарелке.

Результаты есть в диссертации вьетнамского коллеги Селиваненко, я где-то выкладывал. Если не найдешь - помогу. Могу сказать, что результаты меня не впечатлили. Работа в эмульгационном режиме более эффективна, чем в обычном, но не на столько, чтобы можно было без потери качества укоротить колонну на пол метра или удвоить отбор. Все намного скромнее.

[Игорь]

Нашел ссылку на вьетнамца. Она в этом сообщении.

Рекомендую обратить внимание на зависимость разделительной способности СПН от нагрузки (нагрева). При мощности 35% от захлеба разделительная способность ВСЕГДА хуже, чем при 80%. Есть и неожиданный факт. В букварях обычно иначе. СПН в затопленном режиме работает хуже, чем в пленочном.

[sechevoy]

Есть у меня дикая идея устроить эмульгацию поверх польского буфера и возвращать флегму в него, а не в куб. Заметил, что в описаниях эмульгационного режима часто навалка выше среднего, а в ПБ как раз такой случай.

[Игорь]

В затопленном режиме колонна с насадкой 3,5 мм будет работать при нагреве вдвое большем, чем обычно, но чтобы получить прежнее разделение (то есть качество спирта) придется увеличить высоту процентов на 10-20.
Не стоит стремиться использовать насадку крупнее, чем 3,5. Иначе высоту придется делать еще больше.
Это не мои выводы, а выводы по результатам работы вьетнамца. Степень доверия к выводам Селиваненко и его команды у меня достаточно высока чтобы принять их во внимание и не повторять аналогичных экспериментов.

Если говорить о моей колонне д.60 с высотой насадочной части 1500 мм, то перевод ее на эмульгационный режим даст увеличение производительности вдвое, но потребует нагрева в 6 киловатт. У меня нет такой возможности. Можно уменьшить диаметр до 40 мм, тогда колонне хватит трех киловатт, но производительность останется без изменений.
Для сохранения прежнего разделения придется увеличить высоту насадочной части до 1,8-2 метров. Зона затопления должна полностью покрывать насадку (в незатопленном слое будет захлеб), поэтому высота трубы колонны должна быть сантиметров на 20-30 выше насадочного слоя. То есть понадобится царга высотой 2,2 метра. В моей квартире это не сложно, надо понять зачем это нужно.
Ведь тогда теряется смысл телодвижений. Более тонкая и более высокая эмульгационная колонна (40х2200) даст такую-же производительность и качество, что и имеющаяся обычная колонна (60х1500). Единственным положительным эффектом будет уменьшение необходимого количества насадки.

[Power ON]

Зона затопления должна полностью покрывать насадку (в незатопленном слое будет захлеб)

Я правильно понял, если Д60 колонна без затопление захлебывается на ~3кВт то при принудительном затоплении она свободно работает на ~6кВт?

Я думал что с принудительным затоплением мощность надо делать меньше, чем захлеб в пленочном режиме, при одинаковой насадке!

[Игорь]

Работать с нагревом ниже половины захлебывающего бессмысленно, - особенно в затопленной колонне, так как высота тарелки получается слишком большой, а разделение малым.

Сравнительные данные работы насадок в пленочном и затопленном режиме хорошо показаны в диссертации вьетнамца.
Вот сравнительная таблица нагрузок. Первая строка - экспериментально полученная захлебывающая скорость пара, вторая - теоретическая расчетная, третья - рабочая скорость пара.
Следующие две строки - удельные нагрузки, захлебывающая и рабочая.
Сейчас прикреплю.

[Игорь]

Если СПН 3,5 эффективно работает в пленочном режиме при скорости пара 0,72 м/с, то в эмульгационном - при 1,2. Это на 2/3 больше скорость и, соответственно, мощность нагрева.
Есть сравнительные данные и по разделительной способности.

[Игорь]

Если колонну с СПН первести в режим эмульгации, а нагрев оставить тем-же, количество ступеней разделения уменьшится примерно вдвое. При правильном нагреве эффективность затопленной колонны приближается к эффективности пленочной.

[Игорь]

У колонны с более крупной насадкой (например, с рулонно-винтовой сетчатой насадкой с "лопастями" под 45°), разделительная способность оказывается удручающе низкой, раза в 4 ниже, чем у колонны с СПН. При этом основные тенденции сравнения режимов остаются теми-же. Нагрузка в затопленном режиме больше и она критична - при низких нагрузках разделение удручающе мало.Разделение в пленочном режиме всегда выше, чем в затопленном, и только при приближении к затоплению вплотную, разделение затопленной колонны более–менее приближается к разделению пленочного режима.

[sechevoy]

Появилась идея заменить переливной тройник перистальтическим насосом из низа царги в куб. А скорость перекачки регулировать в зависимости от давления в колонне (или кубе). Либо думать, как настроить РМ с ПИД-регулировкой по давлению. Но думаю это будет вторым шагом после обкатки способа с обычным переливом.
В одном моменте Игорь, как мне кажется, заблуждается. Основная царга (эмульгационная) работает не в режиме её захлёба, а в затопленном режиме при захлёбе только лишь в узле ввода в эмульгацию (у меня это колпачок). Общая мощность режима эмульгации должна быть не выше мощности захлёба колонны (-10%), но выше мощности захлёба узла ввода в эмульгацию. Это позволит флегме стекать вниз (до узла ввода в эмульгацию) как и в плёночном режиме. И ещё один момент: разделительная способность насадки в эмульгационном режиме ни на что не влияет. Насадка играет роль лишь как рассекателя пузырьков, тепломассообмен идёт на поверхности этих пузырьков.

[Игорь]

В одном моменте Игорь, как мне кажется, заблуждается. Основная царга (эмульгационная) работает не в режиме её захлёба, а в затопленном режиме при захлёбе только лишь в узле ввода в эмульгацию

Наши тексты отличаются только терминологией, но не сутью.
добавлено: 14-12-2019, 14:47:30
Узел ввода пара должен быть такой конструкции, которая будет работать в одном направлении, пропуская пар и не давая стекать флегме Флегма должна идти другим путем, через регулируемый по высоте перелив.
добавлено: 14-12-2019, 14:53:34
Насос на линии слива, управляемый по давлению, как мне кажется, не нужен. Если перелив возвышается над узлом вводв пара на ИКС сантиметров, то давление внизу колонны неизбежно и без никаких регулировок  будет составлять ИКС сантиметров водяного чтолба. Любое, даже самое маленькое уменьшение давления ниже этого значения приведет к остановку слива и росту возвращению давления к настроенной величине, а увеличение давления приведет к ускоренному сливу и, опять же, к стабилизации давления на уровне, предопределенном высотой перелива.
добавлено: 14-12-2019, 14:56:46

ещё один момент: разделительная способность насадки в эмульгационном режиме ни на что не влияет.

Разделительная способность насадки не влияет ни на что, а вот размер пузырьков, на которые насадка разобьет пар, очень важен. Ты смотрел картинки из диссертации вьетнамца? Там можно найти влияние размера насадки и скорости пара на разделительную способность колонны.

[Игорь]

Насадка 3,5  в эмульгационном режиме показала высоту ступени 3,8 см на предзахлебе и 7 см при половинной мощности (см. вложение в сообщении 65).
Подсмотрю и продолжу.

[Игорь]

Подсмотрел... Когда для рассечения парового потока использовалась более мелкая насадка (двойка), произволительность в предзахлебе оказалась заметно меньше, но разделительная способность колонны  оказалась намного выше ВЭТС оказалась равной 2,5 см против 3,8 для СПН 3,5

[Игорь]

Ну а если вместо СПН использовать что-то другое, например, РЛВН (рулонная ленточно-винтовая насадка из гофрированной сетки) пар рассекается намного хуже и это очень увеличивает пропускную способность колонны, но при этом сильно снижает разделение.  Высота ступени  разделения оказывается порядка 15 см против 2-4 см для разной СПН.

Вывод такой. Не надо полагать, что при рабоие колонны в затопленном режиме, мало что зависит от вида  насадки. Зависит не меньше, чем при работе в обычном (пленочном) режиме.