СВАО г.Москва, ул. Полярная, д.41, стр. 1
Тел./факс: (495) 225-35-42 (многоканальный)
(495) 580-78-45, 580-78-46, 741-74-85
(499) 760-41-85, 760-42-14
Подписаться на RSS Карта сайта
Главная » Каталог » Лабораторные установки » Учебная лабораторная установка для изучения процесса ректификации

Другие товары

Учебная лабораторная установка для изучения процесса ректификации

Ректификационная установка.

Лабораторная установка к.т.н. Сидельникова И.И.

Ректификацией называется процесс разделения однородных жидких смесей на составляющие вещества или группы веществ в результате противоточного взаимодействия паровой и жидкой фаз.

Установка предназначена для использования в учебном лабораторном практикуме по курсам "Процессы и аппараты" высших и средних специальных учебных заведений по разделу массообменных процессов – изучение процесса разделения однородных жидких смесей - процесса ректификации.

 

Схема установки представлена на рис. 1 (скачать рис. 1, формат TIF)

 

Особенности выполнения лабораторных работ.

Приборы установленные на установке, позволяют проведения экспериментов при различных флегмовых числах, а также они обеспечивают возможность плавного регулирования парового потока по колоне, влияющего на гидродинамические условия взаимодействия между жидкостью и паром. Таким образом студенты при проведении экспериментов на колонне имеют полный набор возмущающих параметров на процессы тепло - массообмена между паром и жидкостью на тарелках колонны, что позволяет исследовать их влияние на кинетические характеристики процесса разделения смеси - процесса ректификации, выявить экспериментальным путем оптимальные параметры разделения, и подтвердить их расчетным путем, т.е. подтвердить адекватность математической модели процесса.

Использование на установке одноточечных измерительных приборов ( один параметр - один прибор) позволяет визуализировать текущий стационарный профиль температур (концентраций) по высоте ректификационной колонны - объекта с распределенными параметрами, а также позволяет наблюдать в динамике изменение этого профиля при нанесении возмущающего воздействия, что с методической точки зрения является очень грамотным техническим решением в процессе обучения студентов.

Конструкция установки

Установка состоит из тарельчатой ректификационной колонны (РК) с ситчатыми тарелками (диаметр колонны 150 мм, число тарелок 10 шт., межтарельчатое расстояние 220 мм),куба колонны (КК) объемом 130л, дефлегматора (ДФ) (площадь теплообмена F=1м2) и флегмоделителя (ФД).

Для визуализации процесса взаимодействия паровой и жидкой фаз на тарелках колонна изготовлена из стеклянных царг. Контрольно-измерительные и регулирующие проборы имеют интерфейс RS-485, что позволяет включать ее в компьютерную сеть кафедры, университета и обеспечивает возможность дистанционного проведения лабораторной работы.

Для разделения составляющие компоненты использована жидкая однородная смесь этилового спирта и воды, заливаемая в куб колонны (КК). Исходная концентрация этилового спирта в кубе - 10%. Установленными в кубе колонны ТЭНами смесь доводится до кипения и образующейся при этом пар поднимается вверх по колонне и взаимодействует, после выхода установки на рабочий режим, с жидкостью стекающей по тарелкам колонны сверху вниз. В результате такого взаимодействия на тарелках устанавливается профиль концентраций этилового спирта - на самой верхней тарелке - 96% спирта.

Величина парового потока в колонне автоматически управляется и регулируется по перепаду давления, который он создает на тарелках колонны.

Этот перепад давления замеряется датчиком давления (ДД) - Зонд10-ИД-1021 с токовым выходом 4-20 мА. Вторичным прибором является ПИД - регулятор ТРМ101-ИР, управляющее воздействие от которого посредством блока БУСТ управляет током силовых симисторов блока БСС1 в цепь которого включен нагревательный элемент ТЭН1.

Суммарная мощность ТЭН1 составляет 20кВт.

Возможно переключение и на ручное управление паровым потоком колонны с помощью ручного задатчика мощности (РЗМ), что позволяет провести исследования влияния гидродинамического брызгоуноса на качественные характеристики контактных тарелок колонны. Потребляемая мощность ТЭНов в кубе колонны определяется электронным счетчиком электрической энергии типа "Меркурий-230" (32000 импульсов/кВт*час) и счетчика СИ-8 в режиме измерения расхода.

Пары выходящие из колонны конденсируются в кожухотрубном ДФ и конденсат стекает во флегмоделитель ФД.

В качестве хладоагента для конденсации используется вода водопроводной сети, которая регулируется вентилем ВР2, а расход ее контролируется цифровым ультразвуковым счетчиком СВ типа ULTRAFLOW фирмы KAMSTRUP (Дания), который выдает на внешний прибор 300 импульсов/литр, в качестве которого используется в режиме измерения расхода счетчик импульсов СИ-8. Температура воды на входе и выходе дефлегматора замеряется термометрами сопротивления типа ТСМ-50 (Т14, Т15), вторичными приборами является измеритель ТРМ-200.

 

Во флегмоделителе конденсат делятся на два потока: один возвращается на орошение колонны (он называется флегма), а второй отбирается как готовый продукт (его называют дистиллятом).

Величины этих потоков замеряются аналоговыми ротаметрами Р1 и Р2. На потоке флегмы последовательно с ротаметром Р1 включен цифровой ультразвуковой расходомер СФ типа ULTRAFLOW (вторичным прибором является счетчик импульсов СИ8 в режиме измерения расхода).Соотношения потоков флегмы и дестиллята (флегмовое число) регулируется с помощью вентиля ВР1. Для уменьшения потерь этанола в виде паров, конденсат в ДФ переохлаждается, поэтому при возвращении флегмы в РК она нагревается до температуры кипения на 10-ой тарелке электронагревателем ТЭН2, включенным в схему силовой нагрузки симмисторов блока БСС2, а ПИД-регулятор ТРМ-101-ИР обеспечивает ее точное поддержание (±0,1°С). Поток дистиллята возвращается в куб колонны. Температура флегмы замеряется термометром сопротивления типа ТСМ-50V (Т12).

Составы жидкости на тарелках колонны определяются по косвенным параметрам - температуре кипения жидкости, замеряемым на каждой тарелке (Т1-Т10) термометрами сопротивления ТСМ-50. Температура пара (Т11) и температура кипения жидкости в кубе колонны (Т16) замеряется также термометрами сопротивления типа ТСМ-50. В качестве вторичных приборов используется двухканальные измерители температуры ТРМ-200. Наличие безопасного уровня жидкости в кубе колонны контролируется с помощью кондуктометрического датчика ДУ указателя уровня САУ-М7Е, контакты исполнительного реле которого включены в схему электрических блокировок управления нагревом.

Для связи приборов с ПК используется адаптер интерфейсов RS485/USB Овен АС4.