Ректификационная колонна

Ректификационная колонна - это высокий вертикальный аппарат для разделения жидких смесей на компоненты методом ректификации. Именно эти величественные башни создают узнаваемый облик нефтеперерабатывающих заводов. Внутри колонн нефть и другие смеси разделяются на фракции за счёт многократного испарения и конденсации.

Принцип работы основан на разнице температур кипения компонентов. Снизу в колонну подаётся нагретое сырьё и пар, который поднимается вверх, а сверху вниз стекает жидкость - флегма. На каждом уровне пар и жидкость обмениваются компонентами: летучие вещества переходят в пар и идут вверх, тяжёлые конденсируются и опускаются.

Чтобы обмен был эффективным, внутри колонны устанавливают контактные устройства - тарелки или насадку. Тарелки представляют собой полки с устройствами для барботажа, через которые пар пробулькивает сквозь слой жидкости. Насадка - это слой колец, сеток или структурированных пакетов с огромной поверхностью контакта фаз.

Каждая ступень контакта чуть-чуть обогащает пар лёгким компонентом, а жидкость - тяжёлым. Десятки ступеней по высоте колонны умножают этот эффект, и в итоге сверху уходит почти чистый лёгкий продукт, а снизу - тяжёлый остаток. С промежуточных уровней можно отбирать боковые фракции.

Работу колонны обеспечивают обвязывающие аппараты. Внизу размещают кипятильник, который испаряет часть жидкости и создаёт поток пара. Вверху - конденсатор, превращающий пары в жидкость, часть которой возвращается в колонну как флегма. От соотношения возврата и отбора зависит чёткость разделения.

На нефтеперерабатывающем заводе атмосферная колонна разделяет нефть на газ, бензиновые, керосиновые и дизельные фракции и мазут. Вакуумная колонна при пониженном давлении делит мазут на масляные фракции и гудрон. Множество колонн поменьше разделяют продукты вторичных процессов и нефтехимии, включая выделение чистых мономеров.

Размеры промышленных колонн впечатляют: высота достигает десятков метров, диаметр - нескольких метров. Расчёт колонны - классическая задача химической технологии: число тарелок, место ввода сырья, тепловые потоки определяют качество разделения и затраты энергии, составляющие заметную долю расходов завода.