Защита / 1359417_FD6CA_dahin_o_h_massoobmennye_kolonnye_apparaty_konstrukciya_princ

П р и м еч ан и е.Характеристики двухпоточных тарелок(ТСК-РБ) даны только для диамет-

ров D>2200мм

Тарелки с круглыми колпачками в эксплуатационном отношении от-

личаются от других колпачковых тарелок наибольшей универсальностью;

они работают в широких диапазонах нагрузок, что отвечает требованиям

51

гибкого ведения технологического процесса. Однако конструкция их сложна и громоздка, ревизия и ремонт требуют значительного времени и высокой квалификации персонала. Поэтому такие тарелки на новых ко-

лоннах встречаются редко. Для ремонта каждой тарелки на корпусе колон-

ны должен быть предусмотрен свой люк. Расчетная ширина прорезей при их нормализованной высоте приведены в табл. 5.2.

5.3Тарелки с желобчатыми и туннельными колпачками

Вряде действующих ректификационных колонн установлены та-

релки с желобчатыми колпачками. Тарелки выполнены однопоточными при диаметре аппаратов 1000 - 3400 мм и двухпоточными при больших диамет-

рах. Основные детали тарелки (рис. 5.6): сегментный сливной карман 1, два глухих сегмента 13, опорные уголки 3, на которые опираются желоба 4,

колпачки 5, прикрепляемые к опорным уголкам на шпильках 8, сливная пе-

регородка 9 со сливной планкой 10. Опорные уголки со стороны слива кре-

пят на приваренных к корпусу колонны уголках 7 и 6 и с противоположной стороны - на уголках 2. В полукруглых вырезах опорных уголков свободно лежат желоба, прижимаемые прямоугольными шайбами 12 и шпильками 11.

Колпачки в нижней части имеют трапециевидные прорези размером по вы-

соте 25 мм, предназначенные для равномерного распределения паров. Гер-

52

метичность тарелки создается шнуром, который уложен перед установкой желоба в паз, выполненный в полке опорного уголка по всей длине полу-

круглого выреза. Жидкость, стекающая с вышерасположенной тарелки,

попадает в сливной сегментный карман. Верхняя кромка сегментного кар-

мана имеет треугольные вырезы для равномерного распределения жидко-

сти по ширине тарелки, причем вырезы расположены против желобов.

Жидкость движется на тарелке по желобам вдоль колпачков. Уровень жид-

кости на тарелке регулируют перемещением сливной планки, которая име-

ет для этого продольные пазы в месте крепления шпильками.

Размеры желобов и колпачков, кроме длины, не зависят от диаметра тарелки. Колпачки устанавливают с шагом 200 мм.

Недостатки желобчатых тарелок - сравнительно невысокая эффектив-

ность, малая производительность и большая металлоемкость. В настоящее вре-

мяэти тарелки изготовляют толькодляремонтадействующихколон.

Туннельные колпачки имеют прямоугольную форму; их крепят на полотне тарелки шпильками. Жидкость на таких тарелках течет вдоль кол-

пачков.

53

Рис. 5.6. Ректификационная тарелкас желобчатыми колпачками.

5.4 Тарелки из S-образных элементов

Конструкция тарелки (рис. 5.7) состоит отдельных элементов, ка-

ждый из которых образует одновременно полость для жидкости и паров, В

54

вертикальной стенке части S-образного элемента, играющей роль кол-

пачка, имеются трапециевидные прорези. В начале тарелки установлен па-

ровой элемент, у слива с тарелки - жидкостной элемент. При большом чис-

ле элементов вдоль потока жидкости в середине участка предусматривают разъемный S-образный элемент, что позволяет начинать разборку тарелки также и в средней части.

Особенностью этой тарелки является течение жидкости не вдоль кол-

пачков, как у тарелок с желобчатыми и туннельными колпачками, а попе-

рек. Слой жидкости движется единым потоком по тарелке, в направлении к сливу, проходя над S-образными элементами и переливаясь через них. Пары проходят через прорези S-образных элементов, барботируют через жид-

кость и при этом способствуют ее движению по тарелке.

Паровая часть S-образного элемента 1 (рис. 5.8) с торцов перекрыта заглушками 2, чтобы не допустить выхода паров через торцы. По длине элемента для повышения устойчивости формы приваривают поперечные перегородки 3. S-образные элементы крепят болтами к кольцу, приварен-

ному к корпусу колонны и к опорным балкам (у тарелок больших диамет-

ров).

Профиль сечения S-образного элемента имеет повышенную жест-

кость по сравнению с элементами желобчатой тарелки, что позволяет вы-

полнить S-образные элементы с небольшой толщиной стенки.

У тарелки из S-образных элементов более полно используется се-

чение колонны, чем у тарелки желобчатого типа, и она обладает более вы-

сокой производительностью. Простота конструкции тарелки позволяет бы-

стро собрать и разобрать ее. В зарубежной практике такая тарелка получила название тарелки типа «Юнифлакс».

Стандартом предусмотрены тарелки из S-образных элементов диа-

метром: однопоточные 1000 - 4000 мм, двух поточные 1600 - 8000 мм, че-

тырехпоточные 4000 - 5000 мм. При диаметре до 4000 мм тарелки имеют

55

безбалочную конструкцию. При больших диаметрах в конструкции преду-

сматривают центральную двутавровую балку высотой, равной расстоянию между тарелками; на верхнюю и нижнюю полки этой балки опирают эле-

менты двух соседних тарелок.

Рис. 5.7. Тарелка с S - образными элементами.

56

Рис. 5.8. S-образный элемент.

Применяют также модификацию тарелки из S-образных элементов, у

которой на верхних плоскостях S-образных элементов по их длине уста-

новлены клапаны прямоугольной формы. Вес клапанов выбирают так, что-

бы они открывались, когда прорези элементов уже вступили в работу. Та-

кая тарелка имеет меньшее гидравлическое сопротивление и большую производительность. Заготовку для S-образных элементов получают про-

каткой на металлургическом заводе.

Крепление S-образного элемента на тарелке показано на рис. 5.9.

Жидкость по тарелке движется под напором пара, входящего из прорезей колпачковых частей, направленных в одну сторону. Взаимное движение паров и жидкостей по тарелке обеспечивает ее устойчивую работу при различных нагрузках и повышенную производительность по сравнению с другими колпачковыми тарелками. В то же время потери напора на тарел-

ках из S-образных элементов значительны, поэтому применение их в ваку-

умных колоннах нецелесообразно.

Отбор жидкости в колонне (для отпарки в стриппинг-колонне или для циркуляционного орошения) осуществляется из карманов. Глубина кармана зависит от количества отбираемой жидкости.

Учитывая повышенную (по сравнению с другими деталями) изна-

шиваемость S-образных элементов, их изготовляют обычно из стали ОХ13

57

(ЭИ-496) или 1Х18Н9Т. Крепежные детали (струбцины, шпильки, гайки)

выполняют из стали 2Х13, опорные полосы - из стали 1Х18Н9Т.

Рис. 5.9. Крепление S-образного элемента на тарелке: 1 - корпус колонны; 2 - опорная полоса; 3 - гайка; 4 - прокладка; 5 - скоба со шпилькой;

6 - прямоугольная шайба; 7 - S-образный элемент.

5.5Принцип работы колпачковых тарелок

Кколпачковым относятся ректификационные тарелки с круглыми колпачками, с желобчатыми и из S-образных элементов. Колпачковые та-

релки, как и все другие ректификационные тарелки, предназначены для создания возможно лучшего контакта между парами и жидкостью и по-

этому должны иметь развитую поверхность контакта. Однако при этом следует избегать создания больших гидравлических сопротивлений под-

нимающимся по колонне парам. В настоящее время находятся в эксплуа-

тации тарелки различных конструкций, отличающиеся устройством и принципом работы. Принцип работы тарелки характеризуется способом контакта паров с жидкостью и движением жидкости, как по поверхности тарелки, так и от тарелки к тарелке вниз по колонне.

58

Работу колпачковой тарелки легко проследить по схеме тарелки с круглыми колпачками, приведенной на рис. 5.10. Поток паров через пат-

рубки 1, называемые стаканами, попадает под круглые колпачки 2, уста-

новленные над ними. Стаканы вварены или ввальцованы в отверстия чу-

гунного или стального диска 3 тарелки. Нижняя часть колпачка имеет по всей окружности щели (прорези), погруженные в жидкость, находящуюся на тарелке. Через эти прорези пары из-под колпачка попадают в жидкость,

что обеспечивает контакт между фазами.

Рис. 5.10. Схема работы колпачковой тарелки:

1 - стакан; 2 - колпачок; 3 - диск тарелки; 4 - сливная труба; 5 - сливная перегородка.

На каждую тарелку жидкость поступает с вышележащей тарелки че-

рез сливные устройства в виде труб 4 или плоских перегородок 5. С помо-

щью выступающих над тарелками частей этих труб и перегородок (кото-

рые в большинстве случаев можно регулировать по высоте)

поддерживается необходимый уровень жидкости на каждой тарелке.

Нижние концы сливных труб и перегородок должны быть погруже-

ны в жидкость на нижележащей тарелке. Благодаря образующемуся при

59

этом гидравлическому затвору предотвращается свободное восхождение паров через сливы. Величина h3 должна быть больше 30 мм.

При установившейся работе колонны уровень жидкости на поверх-

ности тарелки всегда выше, чем на участках под колпачком, причем вели-

чина h зависит от перепада давления потока паров. Уровень жидкости в сливных устройствах выше уровня на тарелке, так как они связаны с ниже-

лежащей тарелкой, где давление паров больше. На рис 5.10 этот перепад уровней обозначен h1 .

Высоту выступающей над тарелкой части сливной трубы или пере-

городки lсл выбирают таким образом, чтобы в рабочих условиях прорези колпачков были полностью погружены в жидкость на поверхности тарел-

ки. При этом учитывается высота подпора при сливе жидкости hсл .

Колпачки устанавливают по высоте так, чтобы верхний край их про-

резей был погружен в жидкость на 20-50 мм, в зависимости от режима ра-

боты. Установку колпачка увязывают с соответствующей регулировкой по высоте сливных труб или планок сливных перегородок. Чем больше дав-

ление в колонне, тем больше h. Наименьшее значение h принимают для вакуумных колонн. Стакан должен выступать над уровнем жидкости на тарелке на 10-25 мм.

60