3.2.2 Конструкции переливных устройств

Нормально спроектированные переливные устройства должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать перетекание заданного количества жидкости с тарелки на тарелку без захлебывания колонны;

- иметь малое гидравлическое сопротивление;

- обеспечивать достаточную величину гидравлического затвора, исключающую прорыв пара через переливное устройство;

- создавать спокойный ввод жидкости на тарелку;

-обеспечивать возможно более полную дегазацию жидкости, перетекающей на нижележащую тарелку.

При расчете переливных устройств обычно исходят из допущения, что через переливы течет свободная от пара жидкость, а способность жидкости к вспениванию (газонасыщению) учитывают последующим введением соответствующих поправочных коэффициентов.

Основные типы переливных устройств, нашедших практическое применение, представлены на рисунке 3.10. Чаще используют сегментные переливы с постоянной по высоте площадью поперечного сечения (с прямой переливной планкой) (а) и с уменьшающейся площадью поперечного сечения (с наклонной переливной планкой) (б), причём площадь перелива в верху примерно в два раза больше, чем в низу. Вариант (б) применяют для больших расходов жидкости с целью лучшей её дегазации. При одинаковой пропускной способности по жидкости, что и в варианте (а), вариант (б) позволяет более полно использовать сечение колонны для размещения контактных элементов тарелки [2].

а - площадь переливного устройства постоянна по высоте;

б - площадь переливного устройства уменьшается книзу; в - переток жидкости по трубам, г - то же, в случае равнонаправленного движения жидкости на смежных тарелках, д - истечение жидкости в межтарельчатое пространство

Рисунок 3.10 - Варианты схем основных типов переливных устройств тарельчатых колонн

Вариант (в) с переточными трубами часто применяется, однако условия для дегазации жидкости здесь хуже, чем в вариантах (а) и (б) Поэтому вариант (в) может быть рекомендован в отдельных случаях при малых нагрузках по жидкости и для слабопенящихся систем.

Вариант (г) обеспечивает одинаковое направление движения жидкости на смежных тарелках и большое обогащение пара (жидкости). Однако при этом усложняется конструкция колонны: при диаметре более 0,5 м этот вариант не даёт ощутимых преимуществ по сравнению со случаем разнонаправленного движения жидкости на смежных тарелках.

При больших нагрузках по жидкости применяют многопоточные тарелки (см. рисунок 3.5,б,в,г), а также переливы с истечением на нижележащую тарелку через щель (см. рисунок 3.10,). При достаточном расстоянии между тарелками в последнем случае образуется вторая зона контакта фаз.

Длина сегментной сливной перегородки П для односливной тарелки обычно составляет (0,6…0,8) диаметра тарелки.

3.2.2.1 Устройства ввода и вывода жидкости

Большое влияние на работу перелива и тарелки оказывают конструкции узлов ввода и вывода жидкости (рисунок 3.11).

Узел ввода жидкости на тарелку должен оказывать умеренное сопротивление перетоку жидкости и равномерный, спокойный и безударный ввод жидкости.

Если необходимо уменьшить сопротивление перетоку жидкости, то по возможности стараются не применять затворную перегородку; кромки переливных и затворных перегородок делают скругленными (см. рисунок 3.11, а); на прямоточных тарелках узел ввода жидкости делают без начального гидравлического затвора (см. рисунок 3.11,б); применяют специальное устройство (см. рисунок 3.11, в). Для обеспечения равномерного и безударного ввода жидкости на тарелку применяют заглубленный сливной карман (см. рисунок 3.11,а,б), специальную фигурную переливную планку (см. рисунок 3.11,г) или первый ряд барботажных устройств располагают на таком расстоянии, чтобы поступающая жидкость не ударялась о них.

Узел вывода жидкости с тарелки должен обеспечить равномерный, по возможности безударный слив жидкости и способствовать дегазации жидкости в переливе. Безударный слив особенно необходим при больших расходах жидкости. В некоторых случаях достичь такого слива можно при помощи сегментных переливов с наклонными переливными перегородками (см. рисунок 3.10, б). Для обеспечения равномерного слива жидкости верхняя кромка сливной планки не должна иметь большое отклонение от горизонтали; при малых расходах жидкости сливную планку делают зубчатой. На прямоточных тарелках равномерный слив жидкости обеспечивается установкой над переливом специальных отражателей (см. рисунок 3.11.б) или более эффективных отбойных устройств (см. рисунок 3.11,г).Кроме обеспечения равномерного слива жидкости, указанные отбойные устройства способствуют также повышению производительности прямоточных тарелок за счет более интенсивного поступления жидкости в перелив.

а - со скругленными кромками переливных и затворных перегородок и с перегородкой (п) перед сливной планкой; б - без начального гидравлического затвора и |с отражателем (о); в - с эжектирующим устройством; г - с фигурной переливной планкой (ф) и с отбойным устройством над переливом (у); д - с трубами, установленными над сливной планкой (т); е - с перфорированными пластинами в переливе (Пл)

Рисунок 3.11 – Конструкции узлов ввода и вывода жидкости

Для дегазации жидкости в переливе, когда вылет струи стекающей жидкости больше максимальной ширины сливного кармана, рекомендуются устройства из труб (см. рисунок 3.11,д) или перфорированные пластины (см. рисунок 3.11,е).

На тарелках с перекрестным током газа и жидкости диаметром меньше 0,8 м, особенно при средних и малых расходах жидкости, желательно делать защищенный перелив, т. е. на некотором расстоянии от сливной планки устанавливать перегородку (см. рисунок 3.11,a), которая предотвратит выбросы паром всплески жидкости и возможное оголение части тарелки.

Не допускается конструкция переливного устройства с опорным кольцом над переливом. Подобное положение часто встречается в опытных колоннах или при замене старых тарелок новыми, когда опорное кольцо под тарелку выполнено по всей окружности корпуса колонны.

Максимальное отклонение кромки сливной планки от горизонтали должно быть не более 3 мм на 1 м ее длины. В основании сливного устройства надо предусматривать дренажные отверстия диаметром 10…16 мм, площадь которых может быть равной 0,01% от площади сливного кармана [8].