Diplom Linar / Бирдегулов Диплому / 1359417_FD6CA_dahin_o_h_massoobmennye_kolonnye_apparaty_konstrukciya_princ

Для этого в опоре в местах расположения меридиональных швов вы-

полняют вырезы (рис. 3.7). Для крепления к фундаменту опорную часть снабжают лапами в виде столиков, состоящих из верхнего опорного эле-

мента и двух ребер. При небольшом расстоянии между фундаментными болтами в качестве верхнего опорного элемента используют кольцо. Диа-

метр отверстий под фундаментные болты принимают в 1,5 раза больше диаметра болтов, устанавливая под гайки подкладные шайбы, В фунда-

ментном кольце под болты часто делают удлиненные пазы, а не круглые отверстия. Это облегчает монтаж аппарата.

Опорную часть, как правило, снаружи изолируют до лап, а изнутри часто изолируют только верхнюю часть опоры, чтобы температуры стенки опоры и днища были примерно одинаковыми, а температурные напря-

жения в месте присоединения опоры к корпусу - минимальными.

Рис 3.6. Опорная часть колоны: а - соединенная в нахлестку с корпусом;

б - равного диаметра с корпусом; в - коническая.

31

Рис. 3.7. Узел соединения опорной части с днищем, имеющим меридио-

нальные швы.

3.3 Ректификационная колонна с переменным диаметром по высоте

В случаях, когда нагрузки по пару и жидкости значительно изме-

няются по высоте колонны, ее целесообразно выполнять из частей разного диаметра и использовать тарелки с различным числом потоков. Например,

атмосферная колонна высокопроизводительной установки (рис. 3.8) имеет в верхней и нижней части меньший диаметр и тарелки с различным числом потоков. В сечениях с большим количеством жидкости - контуре циркуля-

ционных орошений, средней и отгонной частях колонны - установлены че-

тырехпоточные клапанные тарелки. В сечении с небольшой жидкостной нагрузкой - над вводом сырья -установлены однопоточные тарелки. Пере-

ток флегмы при смене числа потоков на тарелках осуществляется распре-

делительными коллекторами. Для вывода орошения в верхней и средней частях колонны установлены сборные тарелки с трубами для прохода па-

ров. Эти тарелки предназначены также для перераспределения флегмы при ее перетоке с двухпоточных на четырехпоточные тарелки. В месте ввода сырья установлено устройство, состоящее из трех конических обечаек,

нижняя из которых является сборником - распределителем флегмы.

32

Сырьевой поток подается тангенциально по двум штуцерам: из одно-

го штуцера поток попадает и кольцевое пространство между верхней и средней коническими обечайками, а из второго - в область между средней и нижней обечайками. Такое разделение потоков способствует более спо-

койному их вводу лучшей сепарации жидкой фазы.При переработке корро-

зионного сернистого нефтяного сырья корпус ректификационных колонн установок первичной перегонки нефти изготовляют из биметалла с защит-

ным слоем из стали 08X13; внутренние устройства также выполняют из этой же стали. Если сырье не обладает коррозионной активностью, то ко-

лонны целиком изготовляют из углеродистых сталей.

При хлористоводородной коррозии верхние пояса и днище атмо-

сферных ректификационных колонн защищают монелем, а верхние та-

релки полностью изготовляют из этого сплава.

34

4 КЛАССИФИКАЦИЯ ТАРЕЛОК

Основным элементом тарельчатых аппаратов является тарелка. По способу взаимного движения жидкости и газа (пара) на тарелке они под-

разделяются на:

- тарелки со сливным устройством. Они характеризуются тем, что слив жидкости осуществляется через сливные стаканы, а пар проходит че-

рез отверстия в тарелке; - провальные тарелки без сливных устройств. В этих тарелках пар и

жидкость проходят через одни и те же отверстия.

По конструктивному устройству они делятся на: решетчатые, ко-

лосниковые, трубчатые, ситчатые, волнистые, провальные тарелки с на-

правленным движением пара и жидкости (например, тарелка Киттеля).

Тарелки со сливными устройствами можно классифицировать:

- по количеству направленного потока жидкости: одноточные, двух-

точные, многоточные; - по конструктивному устройству тарелки различают: колпачно-вые,

ситчатые, решетчатые (чаще без сливных устройств), клапанные, с S-образными элементами («Унифлюкс»), чешуйчатые, пластинчатые, ин-

жекционные.

Развитие конструкций тарелок идет по пути увеличения произво-

дительности и повышение избирательной способности. Можно выделить: - первое поколение тарелок - барботажные с перекрестным дви-

жением потоков; - второе поколение - барботажные с прямоточным движением пото-

ков;

- третье поколение - вихревые и инжекционные.

Описывать конструкции и работу контактных устройств, а также способы и направления интенсификации процессов массопередачи в на-

35

стоящее время невозможно без детальной классификации контактных уст-

ройств. Ранее предусматривалась раздельная классификация конструкций контактных устройств - по способу взаимодействия фаз и принципам обра-

зования межфазной поверхности. Для более полной классификации целе-

сообразно воспользоваться обоими признаками одновременно, поскольку условия массопередачи определяются способом взаимодействия потоков и состоянием межфазной поверхности.

4.1 Конструкции и схемы работы тарелок

На рис. 4.1 показаны соответствующие конструкции контактных устройств со схемами взаимодействия фаз. Решетчатые и ситчатые (провальные) та-

релки (рис. 4.1, а) перекрывают все сечение колонны и состоят из основа-

ния 1, выполненного в виде листа со щелями и отверстиями соответствен-

но. Характерной особенностью таких тарелок является отсутствие у них нет специальных переливных устройств для стока жидкости. При нор-

мальной работе на всей плоскости тарелки образуется устойчивый барбо-

тажный слой, при этом места стока жидкости распределяются более или менее равномерно по сечению колонны. Колпачко-вые тарелки (рис. 4.1,

б) имеют специальные переливы 2 для поступающей и уходящей жидкости и направляющие элементы для прохода газа: патрубки с колпачками, уста-

новленные на основании 1. S-образная тарелка имеет S-образные элементы

4, установленные соответствующим образом один относительно другого.

Клапанные тарелки (рис. 4.1, г) имеют подвижные клапаны 5, установлен-

ные в отверстиях основания 1. Ситчатые тарелки (рис. 4.1, е) со сливными устройствами 2. Работают эти тарелки следующим образом. Жидкость, по-

ступая через переливное устройство, распределяется равномерно по всей плоскости основания тарелки и затем сливается в другое переливное уст-

ройство. Газ проходит через направляющие элементы и барботирует через жидкость, образуя вспененный дисперсный слой газа и жидкости.

36

Инжекционная тарелка (рис.4.1, е) имеет специальное переливное устройство 2 для поступающей и уходящей жидкости и направляющие элементы 6 для движения газо-жидкостного потока. Работает тарелка сле-

дующим образом. Жидкость из перелива инжектируется газом, дробится на струи и капли и транспортируется вдоль элемента 6. В конце элемента 6

большая часть жидкости выделяется из потока газа и поступает в нижерас-

положенное сливное устройство. Следовательно, в этом случае контакт га-

за и жидкости происходит в разреженной, дисперсной системе жидкости в газе.

Каскадные промывные (полочные) тарелки (рис.4.1, ж) состоят из основания 1 в виде сплошных листов (полок), перекрывающих большую часть сечения колонны с противоположной стороны у расположенных ря-

дом контактных устройств. Жидкость стекает струями с основания одного контактного устройства на основание другого, а газ проходит между та-

релками и пересекает стекающую жидкость.

Тарелка струйная (язычковая) (рис.4.1, з) имеет в основании 1 на-

правляющие элементы для прохода газа в виде прорезей или в форме язычка с отогнутой вверх вырезанной частью основания. Направляющие элементы обеспечивают однонаправленное движение газа и жидкости вдоль контактного устройства. Конструкция переливов 2 такая же, как и у рассмотренных ранее тарелок.

37

Рис. 4.1. Конструкция контактных устройств со схемами взаимодействия газа и жидкости:

тарелка: а - решетчатая (ситчатая) провальная; б - колпачковая; в - из S-образных элементов; г - клапанная; д - ситчатая; е - инжекционная; ж - каскадная промывная; з - струйная («язычковая»); и - струйная с завихрнтелями газа; м - с регулярным вращением газо-жидкостного потока; н - прямоточное контактное устройство колонны; о - вихревая; п - с плос-

ко-параллельной насадкой; р - насадочная;

1 - основание тарелки; 2 - переливы; 3 - колпачок, 4 - S-образный элемент; 5 - клапан; 6 - направляющее устройство, 7 - отбойное устройство; 8 - отражательная пластина; 9 - направляющий элемент; 10 - закручиватель потока газа; 11 - то же жидкости; 12 - листовая насадка; 13 - слой насадки; 14 - опорная решетка; короткая стрелка - жидкость; длинная стрелка - газ.

Ситчатая тарелка с отбойными элементами (рис.4.1, н) состоит из

основания 1 и наклонно расположенных отбойников 7, выполненных из

просечно-вытяжного листа. Отогнутые кромки листов в основании тарелки

образуют острый угол, направленный по ходу движения жидкости. Ото-

гнутые кромки просечно-вытяжных листов отбойников направлены вниз в

38

сторону слива жидкости с тарелки и образуют острый угол с го-

ризонтальной плоскостью тарелки; сливная планка на выходе жидкости не предусмотрена. Отогнутые кромки просечно-вытяжных листов основания тарелки обеспечивают однонаправленное движение газа и жидкости от од-

ного отбойного устройства к другому, а отогнутые кромки отбойных уст-

ройств - сепарацию фаз непосредственно на отбойных устройствах.

Тарелка с двумя зонами контакта фаз (рис. 4.1, к) имеет основание 1

в виде листа с отверстиями, щелями, клапанами или другими устройствами и переливы для жидкости 2, расположенные один над другим. Переливы не доходят до основания нижележащей тарелки и имеют снизу отража-

тельную пластину 8, которая обеспечивает струйное течение жидкости в межтарельчатое пространство колонны; контакт газа и жидкости происхо-

дит сначала в барботажном слое газ - жидкость и затем в стекающих стру-

ях жидкости.

Тарелка струйная с завихрителями для потока газа (рис. 4.1, и) имеет обычные переливные устройства 2 для жидкости, основание 1 в виде листа с установленными на нем направляющими элементами 9 и закручивателя-

ми потока газа 10 различной конструкции. Работа этих контактных уст-

ройств протекает таким же образом, как и у обычных барботажных таре-

лок, с тем лишь отличием, что контакт газа и жидкости осуществляется в закрученном вихревом потоке жидкость - газ, где основной фазой является жидкость, а дисперсной - газ.

Тарелка с регулярным вращением газо-жидкостного потока (рис. 4.1, м) имеет закручиватель для потока газа 10, выполненный из набора тангенциально расположенных пластин или листов с расположенными на них тангенциальными просечками. Тарелка имеет специальные перелив-

ные устройства 2; боковое устройство соединяется с расположенным ниже центральным устройством. Тарелка работает следующим образом. Газ,

проходя через закручиватель, поступает в жидкость и придает ей круговое,

39

вращательное движение по тарелке. Контакт пара и жидкости происходит в высокодисперсном слое газ - жидкость, где основной фазой является газ,

а дисперсной - жидкость.

Прямоточное контактное устройство (рис.4.1, н) состоит из обычных переливов для жидкости 2, основания 1 в виде листа с установленными на нем контактными элементами в виде сопла, трубы и завихрите-лей для по-

тока газа 10. Контакт фаз осуществляется здесь в прямотоке между плен-

кой жидкости и закрученным потоком газа. В остальном работа прямоточ-

ного контактного устройства мало чем отличается от работы рассмотренных ранее тарелок.

Вихревая колонна (рис. 4.1, о) выполняется из одной или нескольких труб с установленными в них завихрителями потока газа 10 и жидкости 11.

Газ движется по центру трубы в закрученном потоке навстречу стекающей по периферии трубы жидкости. Следовательно, контакт газа и жидкости осуществляется между закрученным потоком газа и закрученной пленкой жидкости.

В колонне с плоско - параллельной насадкой (рис. 4.1, п) по ходу движения газового потока на небольшом расстоянии друг относительно друга установлены плоские или определенным образом гофрированные листы 12. Жидкость стекает тонкой пленкой по поверхности листов, взаи-

модействуя с газом в противотоке.

Контактные устройства в насадочной колонне (рис. 4.1, р) выпол-

няются в виде слоя беспорядочно или регулярно уложенных на опорной конструкции 14 элементов насадки. Контакт фаз в слое насадки осуще-

ствляется в противотоке газа и пленки жидкости на поверхности элементов насадки и в дисперсном слое жидкость - газ между отдельными эле-

ментами насадки.

Не смотря на разнообразие условий, в которых протекают массо-

обменные процессы в системе газ-жидкость (пар - жидкость), можно найти

40