42 Вопрос.

Корпус насадочной колонны (рис. 9.6), по аналогии с тарельчатым аппаратом, состоит из вертикальной цилиндрической обечайки 1 (цельносварной или из отдельных царг), приварных или фланцевых крышки 2 и днища 3, а также опоры 4 цилиндрической или конической формы. Внутри корпуса насадочной колонны, как правило, смонтированы устройство 6 для ввода сырья, устройство 7 для ввода газа, а также большое количество штуцеров. Насадочные аппараты весьма чувствительны к неравномерности орошения, поэтому жидкость для орошения насадки 5 подается через распределительную тарелку 8. Насадка 5 располагается внутри аппарата в несколько слоев (секций) по высоте и укладывается на опорные решетки 9.

При стекании жидкости по насадке 5 происходит ее перераспределение и на некотором расстоянии от распределительной тарелки 8 равномерность орошения может резко уменьшиться: жидкость течет вдоль стенки аппарата, а центральная часть насадки 5 остается неорошенной. Для исключения этого явления насадочное пространство внутри аппарата разделяется на слои между которыми дополнительно устанавливаются перераспределительные тарелки 10, призванные собирать жидкость и распределять ее вновь по сечению аппарата.

Насадки 5, помещаемые внутрь аппарата для увеличения поверхности межфазного контакта, должны быть дешевыми, прочными, химически стойкими по отношению к обрабатываемым жидкостям и газам, должны иметь большую удельную поверхность на 1,0 м³ объема, большое живое сечение и малый насыпной вес.

В настоящее время в качестве насыпных насадок в одноименных колонных аппаратах используют большое количество их разновидностей: короткие отрезки труб (кольца Рашига), кольца с прорезями и отогнутыми внутрь лепестками (кольца Палля), седловидные насадки (похожие на маленькие седла) и др. Диаметр колец колеблется в приделах 10 … 150 мм (высота колец примерно равна их диаметру). Элементы насадки 5 изготовляют из керамики, фарфора или металлов, и укладывают на опорные решетки 9 правильными рядами (регулярно) или засыпают навалом (нерегулярно).

Корпуса насадочных колонных аппаратов обычно изготовляют с постоянным по высоте диаметром (рис. 9.6). При этом внутренний диаметр насадочной колонны следует выбирать из следующего ряда (мм): 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2200, 2500, 2800, 3200, 3600, 3800, 4000, 4500, 5000, 5600, 6300. В промышленности наибольшее распространение получили насадочные колонны с диаметром до 4000 мм.

Опорная решетка 9 для размещения на ней равных слоев насадки 5 должна иметь минимальное гидравлическое сопротивление и обладать необходимой механической прочностью, чтобы выдерживать вес самой насадки и удерживаемой ею жидкости. В данном случае опорные решетки в виде плоских круглых пластин с отверстиями не применяются из-за большого гидравлического сопротивления.

Опорную решетку 9 под насадку (рис. 9.6) собирают из колосников 11 толщиной 4 ... 10 мм и высотой 50 мм нарезаемых из полосовой углеродистой или легированной стали. Применяют решетки 9 цельносварной конструкции (исполнение I). Для решеток 9 исполнения II между стальными колосниками 11 устанавливают дистанционные распорные втулки 13 из отходов труб, и весь пакет стягивают шпильками и гайками 12. Расстояние между колосниками 11 должно определяться необходимым проходным сечением и в то же время исключать возможность просыпания насадки 5. Как правило, просвет между колосниками 11 опорной решетки 9 должен быть не более 0,6 … 0,7 от наименьшего диаметра насадочного элемента.

При больших размерах колонны опорные решетки 9 изготовляют из нескольких секций, число которых может доходить до 22, в зависимости от диаметра аппарата. Для придания решетке 9 или ее секции круглой формы, а также для увеличения жесткости конструкции к краям колосников 11 приваривают дуги или полукольца 16 из полосовой стали.

В корпусе аппарата цельносварные опорные решетки или отдельные их секции последовательно укладываются на специальные рамы, состоящие из опорного кольца 14 и распорных балок, при необходимости (рис. 9.6, разрез ВВ). Опорное кольцо 14, расположенное вдоль корпуса аппарата, выполняется обычно из уголка или листового проката и может быть цельным или состоять из отдельных сегментов приваренных к корпусу аппарата. Для придания жесткости опорной конструкции решетки к опорному кольцу 14 и по окружности к корпусу 1 аппарата могут быть приварены плоские косынки 15 (рис. 9.6, разрез ВВ). Распорные балки (одна центральная и две боковые), при необходимости, крепятся к косынкам 16 болтами по примеру рис. 9.1, разрез ВВ.Спирально-навитые прокладки устанавливают в закрытых соединениях (например, типа «шиппаз») или в открытых фланцах 4 с помощью металлических ограничительных колец 3 и 5 (рис. П3.4, ж), которые являются калибром сжатия, и поэтому такую прокладку невозможно перетянуть или раздавить. Кроме того, наружное кольцо 3 защищает прокладку от выдавливания из зазора между фланцами 4 от действия внутренним давлением.

Наиболее важное свойство спирально навитой прокладки  высокая податливость (упругость) в осевом направлении. Поэтому СНП успешно применяются во фланцевых соединениях трубопроводов, элементов сосудов и аппаратов, работает при периодическом нагружении в неагрессивных средах (вода, пар, сухой газ) при P_У ≤ 25,0 МПа и t_раб ≤ 600С, а также в среде кислот, щелочей, окислителей и других агрессивных средах при P_У ≤ 1,6 МПа и t_раб ≤ 250С. Толщина прокладок до 5 мм, ширина 5 ... 42 мм, внутренний диаметр 20 ... 1600 мм, шероховатость привалочной поверхности фланцев до Ra = 20 мкм.

При внутреннем диаметре аппарата D ≤ 2000 мм в основном используются мягкие (неметаллические) прокладки толщиной S ≤ 25 мм. При D = 1000 … 1600 мм и P_У ≤ 6,0 МПа в неагрессивных средах используются металлические плоские прокладки шириной 1015 мм, а в агрессивных средах  полумягкие (комбинированные) толщиной S ≤ 12 … 25 мм. При давлении в аппарате P_У  6,4 МПа используются жесткие (металлические) прокладки овального или восьмиугольного сечения при D ≤ 1000 мм  шириной 1622 мм, а при D  1000 мм – шириной 2242 мм.

Чем выше давление в аппарате, тем относительно более узкой должна быть прокладка. Чем уже прокладка, тем меньшее болтовое усилие необходимо для уплотнения соединения при прочих равных условиях.

В результате стягивания фланцевого соединения в прокладке возникает напряжение, минимально необходимая величина которого называется посадочным напряжением. Более толстые прокладки являются более эластичными (мягкими), и посадочное напряжение получается для них меньшим.

На работу прокладки влияют форма привалочных поверхностей и поворот сечения фланца, в результате которого внешняя часть прокладки оказывается сжатой сильнее, чем внутренняя. Поэтому в расчет вводится не действительная геометрическая ширина прокладки b_п, а только ее часть, которая определяется в зависимости от формы прокладки и привалочных поверхностей фланцев. При этом различают приведенную ширину прокладки b' и эффективную b_эф (рис. П3.5).