Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Совершенствование работы установок подготовки нефти

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

потока перетекаемой флегмы, и температура керосина уменьшается, поэтому при увеличении расхода водяного пара масса отпариваемых фракций резко уменьшается.

Далее приводится схема (рис. 2.11) получения керосина через

стриппинг-секцию без применения водяного пара.

Принцип работы схемы заключается в использовании тепла перетекающей флегмы для однократного ее испарения и создания перепада давления между основной колонной и стриппингом за счет вывода отпаренных бензиновых и водяных паров в шлемовую линию основной ректификационной колонны [37]. Схема взаимодействия потоков приведена на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Принципиальная схема получения керосиновой

фракции без подачи водяного пара: 1 – атмосферная колонна; 2 – стриппинг-секция; 3 – емкость; 4 – холодильник; 5 – насос; I – острое орошение; II – циркуляционное орошение; III – флегма; IV, VI – пары бензина; V - керосин; VII – конденсат бензина

2.5. Контактные устройства в ректификационных колоннах

В подразделе 1.5 отмечалось, что для протекания процесса рек-

тификации необходимо создание контакта между паровой и жидкой фазами. В ректификационных колоннах применяются несколько сотен конструкций контактных устройств, различающихся по областям применения, конструкции и технико-экономическим показателям. Наряду с эффективными устройствами (клапанные тарелки и регулярная насадка) на старых установках эксплуатируются колонны, оборудованные морально устаревшими тарелками (желобчатые, провальные) [9].

При выборе типа контактных устройств обычно руководствуют-

ся следующими основными показателями:

• производительностью – пропускной способностью по пару и жид- кости;

• гидравлическим сопротивлением [10];

• высоким КПД − для тарелок и низкой ВЭТТ (высота, эквивалент-

ная теоретической тарелке) – для насадок;

• низким гидравлическим сопротивлением (особенно в вакуумных колоннах) [29];

• диапазоном рабочих нагрузок;

• возможностью работы в средах, склонных к образованию смоли-

стых или других отложений;

• простотой конструкции, проявляющейся в трудоемкости изготов- ления, монтаже, ремонте, металлоемкости.

Итак, контактные устройства (КУ) бывают:

1) тарельчатые;

2) роторные;

3) насадочные (регулярные и нерегулярные).

Тарельчатые КУ в свою очередь подразделяются:

a) по способу организации контактирующих фаз – противоточные, прямоточные, перекрестно-точные и перекрестно-прямоточные; b) по регулируемости свободного сечения для паровой фазы –тарелки

с регулируемым (клапанные) и постоянным сечением [29].

По типу применяемых контактных устройств наибольшее рас-

пространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны [10].

Чтобы легче ориентироваться во всем многообразии тарельча-

тых КУ, приведем краткую их классификацию в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Классификация тарельчатых контактных устройств и их свойства

Противоточные Прямоточные

Перекрестно-

точные

Перекрестнопрямоточные

1 2 3 4

решетчатые, дырчатые и др.

вихревые, центробежные и др.

ситчатые, колпачковые, Sобразные, клапанные, клапанные с балластом, S-

струйные, струйные с отбойниками, перекрестнопрямоточные

клапанные и др. образные с клапаном, эжекционные и др.

Положительные стороны

- высокая производительность по жидкости;

- повышенная производительность

[10];

- (кроме ситча-

тых) большое время пребывания жидко-

- низкое гидрав-

лическое сопро-

тивление;

сти;

- простота конструкции;

-высокие эффективность, барботаж;

- организация движения жидкости по тарелке [10];

- малая металлоемкость [10]

- наличие постоянного слоя на тарелке;

- отсутствие провала жидкости [29].

Окончание табл. 2.2

1 2 3 4

Отрицательные стороны

- низкая эффек-

тивность;

- повышенное гидравлическое сопротивление;

- небольшой диапазон эффективной работы;

- эффективность контакта ниже, чем у перекрестноточных

[10];

- узкий диапа-

зон работы;

- трудоемкость изго-

- металлоемки;

товления [10].

- неравномер-

ное распределение потоков по сечению ко-

- сложность изготовления, монтажа

[29];

лонны [10].

- застревание части клапана в одном положении;

- вылет клапанов из отверстий

при повышенной паровой нагрузке [29].

Следует отметить, что в табл. 2.2 приведены только общие характеристики КУ, но в каждом из случаев имеются свои разнообразия, усовершенствования, а следовательно, плюсы и минусы.

В ранее построенных отечественных и зарубежных установках, в основном, применялись тарелки с круглыми колпачками (то есть с нерегулируемым сечением для паровой фазы; рис. 2.12а, б, в).

Затем появились тарелки с желобчатыми колпачками (рис.

2.12г), но из-за низкой их производительности и эффективности, большой металлоемкости, неравномерного распределения на них жидкости, такие тарелки перестали со временем выпускать и использовать [9].

Затем зарекомендовали себя тарелки с S-образными элемента- ми (рис. 2.12д); их уже можно было значительно легче изготовить, производить монтаж и демонтаж. Они же используются на некоторых

установках и по сей день.

Рис. 2.12. Типы некоторых колпачков и клапанов: колпачки: а – круглый; б – шестигранный; в – прямоугольный; г – желобчатый; д – S-образный; клапаны: е – прямоугольный; ж – круглый с нижним ограничителем; з – круглый с верхним ограничителем; и – балластный; к – дисковый эжекционный перекрестно-точный; л – пластинчатый перекрестно-прямоточный; м – S-образ-ный колпачок с клапаном; 1 - диск тарелки; 2 - клапан; 3 - ограничитель; 4 - балласт.

В последние годы широкое распространение, особенно для ра-

боты в условиях значительно меняющихся скоростей газа, получили клапанные и балластные тарелки. Принцип действия клапанных таре- лок (рис. 2.12е, ж, з) состоит в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке клапан автоматически регулирует величину зазора

между клапаном и плоскостью тарелки в зависимости от газопаровой нагрузки и тем самым поддерживает постоянную скорость газа, и, следовательно, гидравлическое сопротивление тарелки в целом. Высота подъема клапана ограничивается высотой ограничителя (кронштейна, ножки).

Балластные тарелки (рис. 2.12и) отличаются по устройству от

клапанных тем, что в них между легким клапаном и ограничителем установлен более тяжелый клапан – балласт. Клапан начинает приподниматься при небольших скоростях газа или пара. С дальнейшим увеличением скорости газа клапан упирается в балласт и затем поднимается вместе с ним. В результате балластная тарелка, по сравнению с чисто клапанной, значительно раньше вступает в работу, имеет более широкий диапазон, более высокую (на 15–20 %) эффективность разделения и пониженное (на 10–15 %) гидравлическое сопротивление.

Однако более прогрессивными и эффективными по сравнению с

колпачковыми, являются комбинированные колпачково-клапанные тарелки (рис. 2.12к, л, м). Так, S-образная тарелка с клапаном (рис.

2.12м) работает следующим образом: при низких скоростях газ (пар) барботирует преимущественно через прорези S-образных элементов и при достижении некоторой скорости газа включается в работу клапан. Такая двухстадийная работа тарелки позволяет повысить производительность ректификационной колонны на 25–30 % и сохранить высокую эффективность разделения в широком диапазоне рабочих нагрузок [10].

Перекрестно-прямоточные тарелки отличаются от перекрестноточных тем, что в них энергия газа (пара) используется для организации направленного движения жидкости по тарелке, в результате чего повышается производительность колонны [10].

Среди клапанных тарелок нового поколения можно отметить дисковые эжекционные и пластинчатые эжекционные (рисунок 2.12 к, л), а также трапециевидные. Эжекционная клапанная тарелка представляет собой полотно с отверстиями и переливными устройствами. В отверстия полотна тарелок устанавлваются клапаны, представляющие собой вогнутый диск с просечными отверстиями для эжекции жидкости. Они могут иметь распределительный выступ для равно-

мерного стока жидкости в эжекционные каналы (или прогиб). Клапан имеет четыре ограничительные ножки и двенадцать эжекционных каналов. Их изготавливают штамповкой из нержавеющей стали [10]. К тому же они экономически выгодны при модернизации колпачковых тарелок, так как при этом не требуется замена полотен.

При работе газ или пар поступает под клапан, приподнимает его и барботирует через слой жидкости, протекающей по полотну тарелки (рис. 2.13). Часть жидкости из небарботируемой зоны стекает через направленные прорези и за счет эжекции диспергируется газовым потоком, выходящим из-под клапана.

Рис. 2.13. Принцип работы эжекционной тарелки

Предлагаемая конструкция трапециевидного клапана (рис.

2.14а) обеспечивает саморегулирование и перераспределение парового потока. Отогнутые под углом к плоскости клапана прорезные части бортов обеспечивают направленный под острым углом к тарелке ввод пара, что способствует уменьшению уноса за счет инерциальных сил и повышает эффект компенсации прямотока.

Рис. 2.14. Трапециевидная тарелка:

а – трапециевидный клапан; б – тарелка с трапециевидны-

ми клапанами

Сравнительные характеристики высокоэффективных клапанных тарелок приведены в табл. 2.3 [38].

Таблица 2.3. Характеристики клапанных тарелок (по сравнению с кол- пачковыми)

Параметры Эжекционные Трапециевидные Производительность выше в 2 раза выше чем в 2 раза Эффективность (КПД) 80–100 % 60–80 % Металлоемкость ниже на 30 % Гидравлическое сопротивление

3–9 мм рт. ст.

(0,3–0,3 кПа)

2–5 мм рт. ст.

Интересной особенностью конструкции обладают клапаны с ду-

гообразной перегородкой (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Конструкция клапана с дугообразной перегородкой:

а – общий вид (стрелками показаны направления потоков газа при выходе из-под клапана); б, в – схемы взаимодействия потоков газа в контактной зоне; 1 – клапан; 2 – дугооб-

разная перегородка

Перегородка рассекает газовый поток на части и придает ему соответствующие направление и скорость движения. Благодаря такой перегородке можно создавать различные соотношения выходящих из под клапана потоков газа (П1, П2, П3), изменяя соотношение площадей сечений для их выхода. Направления потоков П1 и П3 перпендикулярны течению жидкости, а направление потока П2 совпадает с направлением движения жидкости. Потоки с разными направлениями движения определяют схему взаимодействия фаз в контактной зоне и гидродинамическую обстановку на тарелке [39].

Струйно-направленные тарелки также нашли свое применение в нефтепереработке (рис. 2.16а, б). Они могут использоваться как в условиях низкого вакуума, так и при атмосферном или повышенном давлении. Их основанием служит перфорированный лист, в котором выштампованы и отогнуты под углом 20–40о к ее полотну полукруглые лепестки. На полотне тарелки поперек движения потока жидкости установлены вертикальные перегородки, у основания которых выполнены прямоугольные прорези. Перегородки разделяют тарелку на ряд секций и обеспечивают интенсивное взаимодействие потоков газа и жидкости в каждой такой секции и на тарелке в целом. Варьируя число, радиус и угол отгиба лепестков, можно регулировать производительность тарелки.

Для уменьшения гидравлического сопротивления, упорядочения взаимодействия фаз при высоких газовых нагрузках и сохранения принципа секционирования в конструкции тарелки, представленной на рис. 2.16в, используется эффект компенсации прямотока. Данный эффект создавается при перекрестном взаимодействии струй газа и жидкости, выходящих из-под лепестков, расположенных взаимно перпендикулярно.

На рис. 2.16г также показан режим компенсированного прямотока. На полотне тарелки размещены группы из двух или более лепестков, оси которых, пересекаясь, образуют пучок прямых. Точки пересечения этих прямых располагаются в шахматном порядке, а их ряды

– перпендикулярно направлению движения жидкости.

Рис. 2.16. Схема струйно-направленной тарелки с вертикаль-

ными поперечными секционирующими перегородками: а – общий вид; б – схема контактной зоны; в, г – с вводом части потока газа поперек потока жидкости и под углом к потоку соответственно; д – усовершенствованная конструкция лепестков; е – полотно тарелки с поперечными перегородками в форме гребенки; ж – перегородка в форме гребенки из отдельных лопаток; 1 – корпус колонны; 2 – полотно тарелки; 3 – приемный карман; 4 – стенка переливного кармана; 5 – подпорная перегородка; 6 – лепесток (язычок); 7, 8 – соответственно вертикальная и сливная перегородки; 9 – прорезь в вертикальной перегородке; 10 – конические поверхности; 11 – перегородка в форме гребенки; 12 – отдельные лопатки перегородок

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]