Виды тарелок в ректификационной колонне

Какие типы тарелок ректификационных колонн эффективнее? Какими проще пользоваться в домашних условиях? Отвечаем на эти вопросы ниже.

Если очень кратко, то чем больше колпачков и тарелочек, тем эффективнее идёт разделение продукта на фракции. Если вы стремитесь к спирту, то высота тарельчатой должна быть в районе 1-1,5 метров. Если вам нужен крепкий, но ароматный дистиллят, то до 1 метра.

Виды тарелок в ректификационной колонне

Итак, на тарелках пары проходят через слой жидкости, образуя пену. Конструкция тарелок влияет на следующие показатели:

• интенсивность гидравлического сопротивления;
• скорость и эффективность фракционирования;
• производительность;
• рабочий диапазон мощности, в котором жидкость не уносит вниз, а капли — наверх.

Тарелки классифицируют на: 

1. перекрестноточные и противоточные; 
2. одно-, двух-, трех-, четырехпоточные; 
3. с кольцевым или однонаправленным движением жидкости на соседних тарелках.

А теперь чуть подробнее про классификацию по типу отверстий и току жидкости.

1. Ситчатые (дырчатые), перекрестноточные

Снабжаются мелкими круглыми, треугольными или щелеобразными отверстиями. Здесь работают перекрестные токи жидкости и пара. Есть на тарелках и сегменты без отверстий, которые расположены возле перегородок или сливных труб, погруженных в жидкость. Они разделяют потоки жидкости и пара, чтобы тарелки не захлебывались.

Работая с ситчатыми тарелками нужно точно управлять перегонкой.

Наименьшее гидравлическое сопротивление и эффективность массообмена у конструкции  из листа с просечками и отбойными перегородками.

Расстояние между тарелками устанавливают с таким расчетом, чтобы минимизировать брызгоунос и оставить доступ для ремонта или очистки.

2. Струйные, перекрестно-прямоточные

Это фактически, лист с выдавленными отверстиями разной формы, обрамленные прямоугольными скругленными или треугольными лепестками. 

Струйные тарелки хорошо справляются с высокой нагрузкой по пару

3. Противоточные

Могут быть:
а) провальными решетчатыми;
б) провальными волнообразными дырчатыми. 

Самый простой вариант — тарелка со щелями, через которые проходит наверх пар и стекает вниз избыток жидкости. Решетчатая конструкция захлебывается или не может удержать на себе держит жидкость, если жидкости или пара поступает на ⅕-⅓ больше нормы.

Дырчатая тарелка с волнообразной (синусоидальной) поверхностью пропускает обе фазы через круглые отверстия, при этом слой жидкости закрывает неровности. 

Провальные тарелки производительны, но работают в очень узком диапазоне мощности нагрева. 

4. Тарелки с колпачками, туннельными, желобчатыми или капсульными

Один из наиболее популярных и универсальных типов — круглые или капсульные колпачки.

У каждого колпачка есть прорези или трубки внизу для поступления пара, который смешивается с жидкостью струйно. Струи от соседних колпачков образуют завихрения, повышая эффективность массообмена и КПД тарелки до 0,6-0,8. Диапазон мощности нагрева у колпачковых колонн шире.

Преимуществом колпачковых тарелок считают возможность остановить процесс перегонки и без проблем запустить его вновь. Фракционированная флегма при выключении нагрева остается на тарелках, а не сливается обратно. Примером колпачковой колонны может служить Luxstahl 8m.

Желобчатые представляют собой желоба, без колпачков, как таковых. По ним двигается жидкость. Туннельные колпачки имеют прямоугольную форму. 

5. Вихревые

Характеризуются завихрением потока пара и жидкости, слабым брызгоуносом и представляют собой лист с отверстиями, лепестками, отбойными элементами, размещенными внутри окружностей.

Вихревые тарелки эффективно разделяют, обладают малым гидравлическим сопротивлением и поэтому используются при вакуумной перегонке.

6. Колпачки и полотно тарелок с S-образными элементами

Образуют повторяющиеся кластеры. При этом пар входит только с одной стороны потоком тонких струй. Такие тарелки достаточно эффективны, их КПД составляет 0,4-0,7.

7. Клапанные напоминают дырчатые

Позволяют регулировать подачу пара при помощи поднимающихся под его напором клапанов разной конструкции.