Diplom Linar / Бирдегулов Диплому / 1359417_FD6CA_dahin_o_h_massoobmennye_kolonnye_apparaty_konstrukciya_princ

кости на тарелке, м; ρж и ρп - плотности пара и жидкости, кг/м3 .

Расстояние между тарелками должно соответствовать нормальным условиям работы сливного устройства

(7.3)

где p - сопротивление тарелки.

Высотаисходногослояжидкости

(7.4)

где Vж - расход жидкости на тарелке, м3/с; b - длина сливного порога, м; hnop - высота сливного порога, м.

Сопротивление ситчатых тарелок, работающих при v ≥ 0,3 м/с мо-

жет быть рассчитано по уравнению

газа (пара) в отверстиях тарелки, м/с; σ - поверхностное натяжение жидко-

сти в дж/м2; рп,,рж - плотность пара и жидкости в кг/м3 ; hпор - высота сливного порога,м; Gж,,Gп -расходжидкостиипаравколонне,кг/с.

Технические характеристики ситчатых тарелок представлены в табл. 7.1.

81

82

7.5 Решетчатые тарелки провального типа

На рис. 7.9 показана конструкции нормализованных решетчатых та-

релок с карманом (а) и без него (б). Длина прорезей секций тарелки 60-145

мм. Для удобства сборки и разборки к каждой секции приварена одна или две скобы.

Рис. 7.9. Конструкция решетчатых тарелок: а - с карманом; б - без кармана;

1- корпус колонны; 2- полотно тарелки; 3 - вал; 4 - крепление секций; 5 - карман

Решетчатая тарелка состоит из отдельных секций, укрепленных на балках каркаса планками и болтами. В секциях тарелки имеются прямо-

угольные прорези размером 4x140 мм. Шаг между прорезями определяют расчетом из условия, чтобы суммарная площадь прорезей правильно соче-

талась с нагрузками по жидкости и пару. Обычно площадь прорезей со-

ставляет 15 - 30 % площади всей тарелки. На двух смежных тарелках про-

рези выполняют по взаимно перпендикулярных направлениях. Стан-

дартные тарелки диаметром 1000 - 2400 мм имеют ширину прорезей 4 и 6

мм, шаг от 36 мм.

Тарелка работает аналогично ситчатой. На тарелке благодаря под-

пору паром, идущим снизу, создается определенный слой жидкости, ко-

торая перетекает через прорези по всей площади тарелки на нижераспо-

83

ложенную тарелку.

Жидкость выводят со специальной тарелки, полотно которой не име-

ет прорезей. На этой тарелке установлен ряд патрубков для прохода паров.

Если жидкости забирают с тарелки не полностью или вводят в колонну, то на тарелке устанавливают патрубки двух размеров по высоте; через низкие жидкость стекает вниз, а высокие патрубки служат для свободного прохо-

да паров.

Для решетчатых тарелок провального типа необходимо равномерное распределение орошения по всей площади тарелки. Решетчатые тарелки устанавливают через 300 - 600 мм. Производительность у решетчатых та-

релок примерно в 1,3 раза больше, чем у колпачковых, а гидравлическое сопротивление и эффективность меньше.

Один из недостатков решетчатых тарелок провального типа - их чув-

ствительность к изменению расходов паровой и жидкой фаз; поэтому их применяют в случаях, когда возможно лишь сравнительно небольшое ко-

лебание расходов.

Размещение отверстий в полотне провальной тарелки на разных уровнях (тарелки с волнистым полотном) позволяет несколько расширить диапазон ее устойчивой работы. При этом происходит раздельная работа отверстий: отверстия, расположенные ниже, служат для стока жидкости, а

через отверстия, расположенные выше, где имеется меньший гидравличе-

ский затвор, барботируют пары.

7.6 Струйные тарелки

Такие тарелки имеют полотно (просечками, металл которых отогнут в виде лепестков или язычков) (рис. 7.10). На этих тарелках, как и в кла-

панных прямоточных, кинетическая энергия паров используется дляинтен-

сификации контакта с жидкостью.

В ряде случаев на струйной тарелке устанавливают поперечные пе-

84

регородки. В перегородках у полотна тарелки делают щели высотой 10-15

мм для прохода жидкости. Перегородки секционируют поток жидкости,

улучшают контакт и создают необходимый запас жидкости на тарелке.

Разновидностью струйных тарелок являются кольцевые или танген-

циальные тарелки. На таких тарелках просечки ориентированы тангенци-

ально, и пары, выходя из них, сообщают жидкости круговое движение.

Под действием напора и центробежных сил жидкость движется от центра к периферии. С кругового слива на периферии жидкость поступает по пере-

точным трубам в центр на расположенную ниже тарелку.

Рис. 7.10. Струйная тарелка с секционирующими перегородками.

85

7.7 Гидравлический расчет провальных тарелок

(ситчатые и решетчатые)

Газ проходит снизу через все отверстия и барботирует через слой жидкости. Однако они обладают узким диапазоном устойчивости (до двух)

и очень чувствительны к загрязнению. Унос жидкости с тарелок не велик,

так как при работе колонны на них образуется ячеистая пена.

Рабочими режимами тарелки являются струйный и пенный. Мини-

мальная скорость газа, при которой не происходит провала жидкости оп-

ределяется из соотношения

(7.6)

где рст - статическое давление столба жидкости на тарелке.

(7.7)

Рабочаяскоростьv≥vmin (скоростьпарамеждутарелками)

(7.8)

Гидравлическое сопротивление тарелки определяется, как

(7.9)

86

(7.9)

Сопротивление сухой тарелки рсух

(7.10)

Сопротивление поверхностного натяжения для диаметра отверстия d0 < 1 мм

(7.11)

для d0 <1 мм

(7.12)

Конструктивные размеры тарелки выбираются следующие:

Живое сечение: 2 - 30 % (обычно φ=8-15 %).

Шаг расположения отверстий: t=(2,5-5)d0.

Высота сливной перегородки: h0=20-40 мм.

Успокоительная зона (неперфорированная часть тарелки у сливного порога b: при D<1,5 м, b=15 мм; D>1,5 м, b=100 мм.

Толщина тарелки: (0,5 - 0,8)d0 при d0=5 мм. Для тарелок большего диаметра толщина 4 - 5 мм.

87

8КЛАПАННЫЕ ТАРЕЛКИ

8.1Конструкция и принцип работы клапанных тарелок

Клапанные тарелки широко применяются в нефтехимической про-

мышленности. Основные преимущества этих тарелок - способность обес-

печить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок,

несложность конструкции, низкая металлоемкость и не высокая стоимость.

Клапанные тарелки изготавливают с дисковыми и прямоугольными клапанами, работают тарелки в режиме прямоточного и перекрестного движения фаз. В нашей стране наиболее распространены клапанные пря-

моточные тарелки с дисковыми клапанами. На клапанной тарелке в шах-

матном порядке расположены отверстия, в которых расположены саморе-

гулирующиеся дисковые клапаны, способные подниматься при движения пара (газа).

Диаметр дисковых клапанов обычно составляет 50 мм; диаметр от-

верстия под клапаном в полотне тарелки 30-40 мм, высота подъема клапа-

на 6-8 мм. При этом площадь проходного сечения щели между полотном тарелки и пластиной клапана при его полном подъеме немного меньше площади отверстия под клапаном. В нижнем положении клапан опирается на выступы, которые получают обычно просечкой и отгибанием краев пла-

стины клапана так, чтобы между пластиной и полотном тарелки оставался зазор 0,5-1,5 мм. Это позволяет исключить влияние сил поверхностного натяжения на работу клапана.

Для направления при движении клапан снабжен направляющими,

применяют клапаны (рис. 8.1) с нижними направляющими (клапаны типа

«Глитч») и направляющими, установленными на полотне тарелки (клапа-

ны типа «Флекситрей»).

88

Рис. 8.1. Конструкция клапанов:

а - типа «Глитч», б - типа «Флекситрей».

Рис. 8.2. Схема работы клапана прямоточной тарелки стандартной конструкции при нагрузках по парам:

а - малых; б - средних; в - больших.

Клапаны располагают рядами в шахматном порядке к направлению

потока жидкости с шагом t=(2-4)d, где d - диаметр отверстия.

Вотечественной практике широко применяют прямоточные тарелки

сдисковыми клапанами. Клапан такой конструкции (рис. 8.1, а) имеет три направляющие, расположенные в плане под углом 120° две из которых имеют большие вес и длину. При работе с возрастающей скоростью паров сначала поднимается легкая часть клапана, обращенная против потока жидкости, а затем клапан принимает положение, при котором пары выхо-

89

дят в направлении движения жидкости. Короткая ножка клапана располо-

жена в вырезе на кромке отверстия полотна тарелки, что обеспечивает за-

данное положение клапана в плане при его подъеме. Стандартом преду-

смотрены тарелки однопоточные диаметром 1000 - 4000 мм, двухпоточные

- 1400 - 9000 мм и четырехпоточные - 3200 -5500 мм. Тарелки выполняют разборными. Тарелку любого из этих диаметров можно изготовлять в трех вариантах с шагом между рядами клапанов 50, 75 и 100 мм, что предопре-

деляет различное число клапанов и соответственно разную площадь сво-

бодного сечения тарелки. Кроме того, для каждого из этих вариантов пре-

дусмотрены две модификации тарелок, отличающиеся площадями слива.

При больших диаметрах (7000 -9000 мм) две смежные по высоте тарелки опираются на общую центральную балку, и каждая тарелка имеет боковые балки (рис. 8.2).

Рис. 8.3. Комплект двухпоточных тарелок, опирающихся на общую балку:

1 - центральная балка; 2 - боковая балка; 3,4 - соответственно боковой и центральный карманы

На рисунке 8.4 показан элемент жалюзийно-клапанной тарелки. На полотне 1 тарелки в зависимости от ее диаметра (1000-4000 мм) устанав-

ливают от 10 до 350 таких элементов. Клапанами здесь служат пластины жалюзи 2, шарнирно закрепленные в отверстиях боковых стенок рамки 3

элемента. Угол поворота пластин ограничивается перемычкой 4.

90