Температура воды на выходе из дефлегматора

Часто читаю про «переохлаждение флегмы» и как следствие «разрушение процессов» в колонне из-за холодной воды на выходе из дефлегматора. Но по опыту, и глазами вижу, и чисто логически я не согласен с этими утверждениями. Пробовал экспериментировать – открывать и закрывать воду, но температура не менялась ни в узле отбора, ни в средней части колонны, ни в кубе.

Попробую обосновать логически.

Дефлегматор с горячей водой (Рис.1а) и дефлегматор с холодной водой(Рис.1б) на выходе. Температуры указаны приблизительно, для удобства. В обоих случаях пар (1) заходит в дефлегматор и начинает там постепенно конденсироваться при температуре 81 градус, допустим. Если вода на выходе горячая, то пар (2) успеет подняться до уровня «А», а если холодная – только лишь до уровня «Б».  Получается своего рода «авторегулирование» площади теплообмена. С горячей водой задействовано для теплообмена 20 витков, а с холодной – 3 (площадь теплообмена разная). Вся флегма (3), стекающая вниз, имеет температуру 81гр. в обоих случаях. Хотя, можно предположить, что она продолжает охлаждаться об трубку димрота. При этом «горячая» флегма проходит большее расстояние и стремится охладиться до 55 градусов, а «холодная» – проходит меньше, но стремится к 15 градусам.  Но в тоже время она и подогревается восходящим паром (4) и (2), а пар при этом остывает и конденсируется. Кроме того, флегма подогревается на «полках» (5) и (6).  То есть вся система внутри дефлегматора стремится к температурному равновесию. Из чего я делаю вывод, что в дефлегматоре подобного типа невозможно переохладить флегму, тем более до каких-то экстремально низких температур.

Допустим, флегма все же охладилась, или мы установили на колонну дефлегматор другой конструкции, где флегма все-таки может охладиться довольно «сильно». Рассмотрим Рис.2а и 2б. Там я указал толщину потоков пара и флегмы пропорциональную количеству вещества в единицу времени для наглядности. Своего рода – материальный баланс. В обоих случаях пар из колонны, и флегма из дефлегматора встречаются в «верхнем слое насадки» и между ними происходит теплообмен. Если флегма горячая, пар почти без потерь (Ф1 маленькая) поднимается в дефлегматор (рис 2а), там конденсируется и стекает на насадку, где смешивается с «первичной» флегмой.  Но если флегма холодная, то пар (П) охлаждается сильнее и образуется больше «первичной флегмы» (Ф1) рис 2б. Но при этом и пара (П3) в дефлегматор поднялось значительно меньше, а значит и «холодной» флегмы (Ф2) очень мало. Итак, в верхнем слое насадки встречаются два потока флегмы – первичная (Ф1) и флегма из дефлегматора (Ф4) где они смешиваются и результирующая (Ф) будет одинакова в обоих случаях. Есть нюансы (например, поток П2 изменился, значит надо больше открывать кран парового отбора, при жидкостном отборе по-другому), но говорить о каком-либо «разрушении процессов», «отключении части насадки» не приходится. В колонне продолжается процесс ректификации. И если воду постоянно не дергать (то открыл, то закрыл), то процессы будут идти равномерно и предсказуемо.

Вывод:

Температура 50-55 градусов на выходе из дефлегматора заявлена для экономических целей, из-за расхода воды. Так как при повышении температуры начинает выбрасываться пар из ТСА (трубка связи с атмосферой), а при снижении температуры получается необоснованно большой расход воды. Но!!! Если не получается отрегулировать 50-55, то лучше добавить воды и держать температуру меньше (пусть будет 40), зато гарантировано без выбросов пара в ТСА. Так как выброс пара в ТСА может по-настоящему испортить вам процесс в колонне, а именно резко изменит флегмовое число и скорость прохождения пара через насадку.  Постоянное «дергание» крана подачи воды тоже не хорошо, так как объем не занятый паром в дефлегматоре меняется (уровни А и Б на рис.1), при этом также меняется и флегма, соответственно то идет больше, то меньше. И через ТСА воздух то заходит, то выходит (колонна «дышит» – это тоже не хорошо. В подаче воды главное – СТАБИЛЬНОСТЬ.