Métodos y aplicaciones de reflujo en operaciones de destilación

Sabemos que una torre de destilación generalmente consiste en una tetera de la torre, sección de torre, condensador, tubería de descarga, tubería de salida, tubería de reflujo, etc. ¿Por qué necesitamos una línea de regreso? Primero hablemos sobre el papel principal del reflujo en las torres de destilación:
En primer lugar, proporcione reflujo frío en la bandeja para eliminar el exceso de calor dentro de la torre y mantener el equilibrio de calor dentro de la torre;
En segundo lugar, proporcione un fluido frío en la bandeja, donde las fases de gas-líquido entran en contacto inversa. Los componentes pesados ​​en el gas hacia arriba se condensan, mientras que los componentes de la luz en el líquido hacia abajo absorben el calor y se vaporizan. Este proceso repetido de condensación y vaporización llena toda la sección de la torre con componentes ligeros
Los componentes, la parte inferior es el componente recombinante, mejorando aún más la pureza de separación del producto. Por lo tanto, el líquido de reflujo es una condición necesaria para la purificación de la destilación.
1. Métodos de reflujo comunes en operaciones de destilación
En primer lugar, de acuerdo con los diferentes métodos de reflujo, se puede dividir en "reflujo natural" y "reflujo forzado". El reflujo natural se refiere al condensador de la torre ubicada sobre la sección de la torre de destilación, con cierta altura. La salida de almacenamiento líquido del condensador es más alta que la salida de reflujo de la sección de la torre y tiene una cierta distancia. El líquido de reflujo vuelve a la torre bajo la acción de la gravedad. La operación de reflujo natural es simple y no requiere una bomba de reflujo, ahorrando el consumo de energía. Sin embargo, la velocidad de reflujo varía con la presión dentro de la torre, y la relación de reflujo no es estricta. Cuando la producción es anormal, el ajuste es relativamente lento. El reflujo natural se usa ampliamente en pequeñas unidades de destilación, que requieren suficiente altura y espacio. El reflujo forzado es la instalación de una bomba en la tubería de reflujo, y el líquido de reflujo se bombea a la torre para obtener reflujo. La velocidad de flujo de reflujo del reflujo forzado es estable y fácil de ajustar. Cuando la producción es anormal, se puede ajustar rápidamente. Sin embargo, el reflujo forzado requiere una bomba, que consume mucha potencia, especialmente para materiales bajos de ebullición, lo que puede causar falla de la bomba y afectar la operación. Sin embargo, el condensador con reflujo forzado no está limitado por la altura y se puede instalar en una ubicación conveniente para la instalación y el mantenimiento.
En segundo lugar, de acuerdo con las diferentes posiciones de instalación de condensación en la parte superior de la torre, se puede dividir en reflujo interno y reflujo externo. El reflujo interno se refiere a la conexión vertical entre el condensador y la sección de la torre, ubicada directamente sobre la sección de la torre. En la destilación, el reflujo interno generalmente se refiere al reflujo en la bandeja, que se compone del líquido producido por la condensación del líquido descendente y el gas creciente. El equipo de condensación auxiliar de la torre de destilación incluye un divisor, un condensador total y un condensador. La parte superior de la torre se puede diseñar con un condensador. La fase gaseosa en la parte superior de la torre pasa a través del condensador, y una porción de la condensación fluye directamente hacia la torre, que se llama reflujo interno. El gas restante con condensación ingresa a otro condensador para la condensación. También se puede instalar un condensador completo en la parte superior de la torre, con una bandeja receptora debajo del condensador completo. Parte se extrae, mientras que la otra parte fluye hacia atrás, que también se llama reflujo interno. En circunstancias normales, los altos puntos de ebullición y la alta toxicidad deben tratarse con este método de reflujo interno. Al ingresar directamente al condensador desde la parte superior de la torre, se lleva a cabo una condensación parcial aquí, y el condensado fluye naturalmente por la bandeja. La cantidad de reflujo es difícil de controlar y no se puede ajustar con precisión. Debido a la influencia de la calefacción, la velocidad de reflujo varía mucho. Sin embargo, este condensador de reflujo se instala directamente en la parte superior de la torre y no requiere ninguna otra estructura de soporte, lo que hace que la instalación sea conveniente. El reflujo externo en la destilación es extraer una porción de líquido de la sección de la torre, enfriarlo hacia abajo y luego verterlo en la torre. El condensador en la parte superior de la torre se instala por separado, y se puede instalar un vaso de vidrio, el medidor de flujo, la válvula de regulación, etc. en la tubería de reflujo para ajustar la cantidad de reflujo.
2. La diferencia entre reflujo interno y reflujo externo
El reflujo interno se refiere al material que no deja la parte superior de la torre, sino que fluye directamente de regreso a la torre de destilación después de la condensación en la parte superior. La medición es difícil, y la relación de fraccionamiento y reflujo no puede determinarse con precisión. Es un regreso directo a la torre después de la condensación en fase gaseosa en la parte superior de la torre de reflujo. Durante la operación, se debe prestar atención al controlar el monto de la extracción para evitar la falla del producto. Aunque el reflujo interno carece de una bomba de reflujo, se debe instalar un distribuidor de reflujo entre el condensador y la parte superior de la torre, generalmente se requiere tener un dispositivo giratorio o móvil para distribuir la relación de reflujo y las instalaciones que dependen de los motores eléctricos o Otros unidades de potencia no son adecuadas para la instalación cerrada en la torre. Esta regulación está "graduada" y es un equipo no estándar.
El reflujo externo se refiere al material que sale de la torre, pasando a través de tuberías externas, medidores de flujo, etc., y luego fluye nuevamente a la torre de destilación. Se puede medir para desvío o reflujo forzado. Después de que la fase gaseosa en la parte superior de la torre se condensa y ingresa al tanque de reflujo, la válvula de control de la bomba de reflujo la ajusta y el medidor de flujo
El flujo regresa a la torre. La mayoría de las torres de destilación en la industria usan reflujo externo, que puede ajustar automáticamente y paso a paso a la velocidad de reflujo para satisfacer las necesidades de producción, especialmente cuando hay fluctuaciones en el volumen o composición de la alimentación.
3. Aplicación de reflujo externo e interno
El reflujo externo es beneficioso para controlar el flujo y la temperatura del proceso, con altos costos operativos y sin utilización de la energía potencial líquida, lo que resulta en altos costos. Si el condensador en la parte superior de la torre no puede cumplir con los requisitos de condensación, se puede agregar un sistema de reflujo de condensación forzada para lograr la operación forzada de la torre de destilación. Además, el tamaño relativo de los costos operativos y los costos de inversión de infraestructura también debe considerarse al invertir.
Si los requisitos de medición para el líquido de reflujo no son altos o la flexibilidad operativa de la relación de reflujo es grande, se puede usar reflujo interno. Si se puede desarrollar un instrumento de medición de flujo en línea a lo largo de la ruta del reflujo interno, se puede lograr el reflujo interno y la destilación generalmente se conoce como reflujo externo.
La ventaja del reflujo externo es que es fácil de ajustar, pero aumenta los costos operativos y aumenta los puntos de fuga. Puede que no sea adecuado para algunos medios de alto riesgo, y se prefiere reflujo interno para medios de alto riesgo que no son demasiado altos en la torre. Por lo tanto, la elección del método de reflujo debe considerarse exhaustivamente a partir de múltiples aspectos.
Según la temperatura del reflujo, se puede dividir en "reflujo caliente" y "reflujo frío".
El reflujo caliente se refiere a que la temperatura del líquido de reflujo está a la temperatura del punto de burbuja, mientras que el reflujo frío se refiere a la temperatura del líquido de reflujo por debajo de la temperatura del punto de burbuja. El reflujo de una torre de destilación es generalmente reflujo líquido saturado, lo que es garantizar el estado de trabajo estable de la sección de destilación y el reflujo ligeramente subfrutado del líquido de reflujo. La relación de reflujo teórico se puede aumentar sin aumentar la velocidad de flujo de reflujo, porque el líquido de reflujo que ingresa a la sección de destilación causará una gran cantidad de condensación del vapor creciente, mejorando la pureza de la salida superior al tiempo que garantiza la cantidad de salida superior. Sin embargo, un inconveniente es aumentar la carga de calor de la tetera de la torre, el consumo de calor es relativamente alto, y si el valor agregado de salida es alto, todavía es económicamente razonable y mucho más rentable que el reflujo de los líquidos saturados.
Para las unidades de destilación con un condensador completo, la mayoría de los reflujos industriales usan reflujo frío principalmente porque:
1. La fase gaseosa superior de la torre puede lograr una condensación completa durante el proceso de condensación, reduciendo la pérdida de emisiones de fase gaseosa.
2. Es difícil controlar la temperatura superior de una torre totalmente condensada en un estado líquido saturado.
3. El reflujo ligeramente que subenfrata puede aumentar la relación de reflujo teórico sin aumentar la velocidad de flujo de reflujo.
El reflujo total es la operación en la que el condensado extraído de la parte superior de la torre se devuelve al hervidor de destilación como líquido reflujo. El reflujo total es un proceso necesario durante el inicio para garantizar que el producto esté calificado lo antes posible. En la producción normal, el reflujo total no se puede llevar a cabo arbitrariamente a menos que haya fluctuaciones de proceso, ya que la torre de destilación pierde su significado de existencia sin la extracción del producto. Si esperan los resultados del análisis del producto para limpiar toda la torre, se puede usar un reflujo total.
4. ¿Cómo controlar el reflujo durante la operación de destilación?
Generalmente hay dos tipos de control de reflujo superior de la torre: control manual y control automático. Al controlar manualmente la operación de destilación, siempre que no haya un cambio significativo en la calidad del producto en la parte superior de la torre, el cambio en la velocidad de reflujo de la torre es muy pequeño e incluso puede permanecer sin cambios. En la operación real, la velocidad de reflujo básicamente no se ve afectada por la cantidad de alimentación. El nivel de líquido del tanque de reflujo debe mantenerse, y no debe haber fenómeno de tanques completos o vacíos. Los operadores experimentados deben controlar la velocidad de reflujo de acuerdo con la situación real de la torre y ajustar la eficiencia de la torre.
Durante el control automático, la velocidad de reflujo se ve afectada por la cantidad de material extraído de la parte superior de la torre. Cuando la velocidad de alimentación permanece constante, es necesario controlar la cantidad de material extraído de la parte superior de la torre. A medida que aumenta la cantidad de material extraído de la parte superior de la torre, la relación de reflujo disminuye, el contacto con gas-líquido es pobre y la calidad del producto en la parte superior de la torre no está calificada. Si la cantidad de alimentación aumenta, se debe calcular la cantidad de aumento en la extracción superior. Si la extracción es demasiado pequeña, la velocidad de reflujo aumenta, aumenta el material dentro de la torre, aumenta la velocidad de vapor al aumento y la diferencia de presión entre la parte superior e inferior de la torre aumenta. En casos severos, puede causar inundaciones líquidas. Si la cantidad de extracción es demasiado grande, la velocidad de reflujo disminuye, el contacto de gas-líquido es pobre y la calidad de la salida en la parte superior de la torre no está calificada. En general, se debe instalar un dispositivo de reflujo automático en una torre de destilación, y la tubería de descarga principal y la tubería de salida también deben equiparse con autocontrol, con una relación de reflujo fija. Los tres deben cambiarse simultáneamente para garantizar el funcionamiento normal de toda la torre de destilación.
Fuente: Reproducción
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