Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [ 76 ] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

релке становится невозможным. Это приводит к значительному снижению эффективности контакта фаз (см. левую ветвь кривой зависимости эффективности от скорости пара, приведенной на рис. VII-6).

Тарелки из S-образных элементов (рис. VII-8) являются разновидностью колпачковых тарелок и состоят из отдельных элементов, каждый из которых образует одновременно полость для паров и жидкости. В начале

Рис. VII-8. Конструкция тарелкн нз S-образньа элементов:

} - корпус колонны; 2 - сливная перегородка; 3 - паровой элемент; 4 - S-образный элемент; 5 - поперечные перегородки; 6 - разъемный S-образный элемент; 7 - жидкостный элемент; 8 - отверстие для слива жидкости; 9 - опорное кольцо; 10 - струбцина; - заглушки; 12 - прорези в S-образных элементах

тарелки установлен паровой элемент 3, у слива с тарелки - жидкостный элемент 7. Вертикальная стенка части S-образного элемента 4, выполняющей роль колпачка, снабжена трапециевидными прорезями 12. Паровая часть S-образного элемента с торцов перекрыта заглушками И, препятствующими выходу пара в этом направлении. Для повышения жесткости конструкции и упрощения монтажа тарелки по длине S-образных элементов привариваются поперечные перегородки 5. При большом числе элементов вдоль потока жидкости в середине тарелки предусматривают разъемный S-образный элемент, что позволяет начинать разборку тарелки также и в средней части. Профиль S-образного элемента имеет повышенную жесткость, что позволяет изготавливать их из стального листа толщиной 2 мм и при диаметре колонны до 4000 мм не применять промежуточных опорных балок.

Жидкость 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 жидкость и при этом способствуют ее движению по тарелке.

Клапанные тарелки. Отличительной особенностью клапанных тарелок является увеличение их свободного сечения по мере увеличения скорости газа. Благодаря этому скорость газа при его выходе в слой жидкости остается примерно постоянной вплоть до полного открытия клапана. Перекрытие отверстий тарелки саморегулирующимися клапанами позволяет расширить интервал рабочих нагрузок.

Первые конструкции контактных тарелок клапанного типа были разработаны и запатентованы в США в начале двадцатых годов. В отверстиях полотна тарелки вместо неподвижных колпачков предлагалось устанавливать подвижные элементы в форме заклепок с развернутыми внизу стержнями. Эти конструкции оказались неработоспособными и, не найдя применения в промышленности, не могли составить сколько-нибудь серьезной конкуренции колпачковым тарелкам, которые в то время занимали ведущее положение в массообменных аппаратах. Но идея устанавливать на полотнах тарелок подвижные элементы, которые могли бы изменять свободное сечение полотна тарелки в зависимости от газовой нагрузки, сыграла важную роль в дальнейшем совершенствовании тарельчатых кантактных устройств.

Понадобилось еще более тридцати лет, прежде чем были разработаны конструкции клапанных тарелок, нашедших широкое применение в промышленности. В пятидесятых годах американские фирмы «Glitsch», «Koch» и «Nutter» вводят в эксплуатацию первые промышленные колонны с клапанными тарелками. Тарелки испытывались в абсорберах, отпарных и ректификационных колоннах. Оказалось, что клапанные тарелки, по сравнению с колпачковыми, имеют меньшую массу и меньшую склонность к загрязнениям, повышенную пропускную способность, более высокую эффективность массопередачи в широком диапазоне нагрузок по газу (пару) и жидкости.

Первое отечественное авторское свидетельство на клапанную тарелку было выдано в 1961 г. И.Ф. Малежику. Эта конструкция была успешно внедрена в спиртовой промышленности. Вторая клапанная прямоточная тарелка, разработанная во ВНИИнефтемаше в 1965 г., получила широкое распространение в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Среди известных в настоящее время конструкций клапанных тарелок с перекрестным движением фаз особое место занимает тарелка, разработанная фирмой "Glitsch", с дисковыми клапанами V-1, у которых направляющие с нижними ограничителями подъема штампуются заодно с клапаном и отгибаются затем под углом 90°. Края клапана несколько отогнуты вниз, что повышает локальную скорость газа при выходе его из-под клапана. Эти тарелки многие годы успешно эксплуатируются в промышленности и хорошо себя зарекомендовали.

На рис. VII-9, а представлена конструкция тарелки с дисковыми клапанами, являющаяся дальнейшим усовершенствованием клапана V-1. В отверстиях полотна 1 тарелки установлены дисковые клапаны 2, которые центрируются тремя, расположенными под углом 120°, направляющими 4, имеющими нижние ограничители подъема 5. Начальный зазор между кромкой диска клапана и полотном тарелки получают при помощи ограничителей 6. Для уменьшения гидравлического сопротивления в центре клапана выполнено коническое углубление 3, направленное навстречу потоку пара, что обеспечивает плавное обтекание паровым потоком диска клапана.

При сборке клапанных тарелок в зависимости от диаметра аппарата на полотне одной тарелки устанавливают от нескольких десятков до нескольких тысяч клапанов. В связи с этим для аппаратов больших диаметров необходимо упрощение сборки клапанных тарелок. Один из вариантов конструкции клапана, которая значительно облегчает сборку тарелки, представлена на рис. VII-9, б. Направляющие 4 выполнены с упругими язычками 5, ограничивающими вертикальный подъем клапана. Клапаны устанавливаются сверху без специальных приспособлений путем нажатия на пластину клапана. При этом пружинящие концы направляющих 4 сжимаются навстречу друг другу, а язычки-ограничители 5 заводятся под полотно тарелки. Такая конструкция обеспечивает также снижение расхода металла, так как для изготовления клапана используют диски, образовавшиеся при вырубке отверстий в полотне тарелки.

Во ВНИИнефтемаше разработана тарелка с трапециевидными клапанами (рис. VII-9, в), у которых меньшее основание трапеции обращено в сторону слива жидкости. Интенсивность прямотока на таких тарелках зависит от отношения высоты трапеции к длине ее боковой стороны: чем меньше это отношение, тем интенсивнее прямоток на тарелке. Простота конструкции тарелок с трапециевидными клапанами и практически безотходная технология изготовления клапанов позволяет изготавливать их в ремонтно-механических цехах НПЗ.

С целью повышения производительности тарелки, увеличения поверхности контакта фаз и расширения диапазона устойчивой работы разработаны балластные клапанные тарелки (рис. VII-9, г). При малых нагрузках по пару тарелка работает как обычная с дисковыми клапанами меньшей массы. При увеличении нагрузки дисковый клапан упирается в балласт и работает совместно с ним как один утяжеленный клапан. Такая конструкция позволяет расширить диапазон саморегулирования и уменьшить сопротивление тарелки, особенно при низких нагрузках по пару.

Представляет интерес конструкция прямоточной клапанной тарелки с групповым балластом, разработанная во ВНИИнефтемаше (рис. VII-9, д). Полотно 1 тарелки изготовлено с прямоугольными отверстиями, закрытыми сверху клапанами 2 прямоугольной формы 25X150 или 25 X 300 мм.