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

капсульной колпачковой тарелки и тарелки из S-образных элементов..................0,25

тарелки из S-образных элементов с отбойниками и клапанной прямоточной....0,30 струйной тарелки с вертикальными секционирующими перегородками...............0,35

Полученный по приведенным уравнениям диаметр колонны округляют до ближайшего стандартного и затем проверяют на приемлемость при расчете переливных устройств, уноса жидкости потоком паров, сопротивления тарелки и т.д. Для стальных аппаратов рекомендованы значения диаметров от 400 до 1000 мм через каждые 100 мм, от 1200 до 4000 мм через 200 мм, 2500, 4500, 5000, 5600, 6300 мм, от 7000 до 10000 мм через 500 мм, от 11000 до 14000 мм через 1000 мм, от 16000 до 20000 мм через 2000 мм.

Из вышеприведенных уравнений следует, что допустимая скорость паров в аппарате зависит от свойств жидкости (возрастает с увеличением плотности жидкости и ее поверхностного натяжения); от свойств паров (уменьшается с увеличением плотности паров); от давления в колонне (уменьшается с ростом давления в колонне); от расстояния между тарелками (возрастает с увеличением расстояния между ними). Однако, как видно из кривых (рис. VII-21), если до Я,. < 500 мм коэффициент скорости С, возрастает весьма быстро, то при Я > 500 мм рост коэффициента С, значительно меньше. В этой связи большие расстояния между тарелками обусловливаются в основном требованиями монтажа, ремонтов и т.п.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТАРЕЛОК РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Эффективность контактной тарелки существенно зависит от ее конструкции, состава перерабатываемого сырья, соотношений нагрузок по пару и жидкости, рабочих условий, качества изготовления и монтажа колонны и тарелок и т.д. В связи с этим при сравнении различных типов тарелок можно использовать только те данные, которые получены в одинаковых или близких условиях.

На рис. VII-22 показана зависимость эффективности от F-фактора для четырех конструкций тарелок (по данным К. Хоппе). Наибольшей эффективностью на уровне 85 % обладает клапанная тарелка в широком диапа-

70 60

о 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8

,F/jY(Kr/M.cr

Рис. VII-22. Зависимость эффективности тарелок различных конструкций от F-фактора (по данным К. Хоппе):

/ - клапанная тарелка с дисковыми клапанами; 2 - колпачковая тарелка; 3 - ситчатая тарелка; 4 - провальная решетчатая тарелка

Рис. VlI-23. Зависимость эффективности 100 тарелок различных конструкций от скорости пара в полном сечении колонны при ректификации метилхлорсилаиов:

1 - струйная с вертикальными перегородками (высота перегородок 50 мм, угол отгибки лепестков 25°, свободное сечение 5,86 %); 2 - колпачковая тарелка (диаметр колпачков 50 мм, свободное сечение 5 %); J - тарелка из S-образных R" элементов (свободное сечение 22 %); 4 - струйная без перегородок (угол отгибки лепестков 25°, свободное сечение 5,86 %)

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 W, м/с

зоне рабочих нагрузок. Эффективность колпачковых тарелок ниже, чем у клапанных и не превышает 82 %.

Ситчатая тарелка обладает сравнительно высокой эффективностью при малых и средних нагрузках по паровой фазе, когда контактирование пара и жидкости на тарелках в основном осуществляется в пенном режиме. В области повышенных паровых нагрузок при переходе к струйному режиму эффективность ситчатых тарелок уменьшается.

Провальные решетчатые тарелки так же, как и клапанные тарелки, имеют высокую эффективность близкую к 90 %, но достигается она практически только при значении F-фактора равного 1,85 (кг/м-с)"*. При меньших или больших значениях паровой нагрузки отмечается резкое снижение эффективности, что является существенным недостатком провальных тарелок.

На рис VII-23 приведены зависимости эффективности тарелок различных конструкций от скорости пара в полном сечении колонны W при ректификации метилхлорсилаиов. Данные получены в колонне диаметром 800 мм, работающей при полном возврате флегмы, имеющей 10 тарелок, установленных на расстоянии 300 мм друг от друга.

Из приведенных данных следует, что лучшими рабочими характеристиками обладает струйная тарелка с вертикальными секционирующими перегородками высотой 50 мм. На полотне тарелки были выштампованы лепестки с углом отгиба 25°, что обеспечило настильное движение газожидкостных струй в зоне контакта. Эффективность струйных тарелок без перегородок примерно в два раза меньше во всем диапазоне изменения нагрузок.

При проектировании колонных массообменных аппаратов в первом приближении расчет эффективности (в %) тарелок с переливными устройствами может быть выполнен по уравнению

1дт1 = 1,6 -I- 0,31g(L/G) - 0,251g(M«a) -Ь 0,03Л,.

где L/G - мольное отношение жидкостного и парового потоков; а - коэффициент относительной летучести разделяемой пары компонентов; р - вязкость жидкого сырья, мПас; - глубина погружения центра тяжести прорези колпачка или слой жидкости на тарелке, см.

НАСАДОЧНЫЕ КОЛОННЫ

Насадочные колонны применяются в основном для малотоннажных производств, где они имеют безусловные преимущества перед тарельчатыми колоннами. Благодаря созданию в последние годы новых типов насадок, позволяющих значительно снизить задержку жидкости в контактной зоне и гидравлическое сопротивление аппарата, создались перспективы применения их для многотоннажных производств (вакуумная ректификация мазута, газоразделение и др.). Применение насадок приобретает особое значение для вакуумных процессов, для которых низкое гидравлическое сопротивление при достаточно эффективном контакте взаимодействующих фаз является одним из важных условий проведения процесса.

Основными конструктивными характеристиками насадки являются ее удельная поверхность и свободный объем.

Удельная поверхность насадки f - это суммарная поверхность насадочных тел в единице занимаемого насадкой объема аппарата. Удельную поверхность обычно измеряют в м/м. Чем больше удельная поверхность насадки, тем выше эффективность колонны, но ниже производительность и больше гидравлическое сопротивление.

Под свободным объемом насадки г понимают суммарный объем пустот между насадочными телами в единице объема, занимаемого насадкой. Свободный объем измеряют в м/м. Чем больше свободный объем насадки, тем выше ее производительность и меньше гидравлическое сопротивление, однако при этом снижается эффективность работы насадки.

Конструкции насадок, применяемых в промышленных аппаратах нефтегазопереработки и нефтехимии, можно разделить на две группы -нерегулярные (насыпные) и регулярные насадки.

В зависимости от используемого для изготовления насадки материала они разделяются на металлические, керамические, пластмассовые, стеклянные, стеклопластиковые и др.

По способу изготовления элементы насадки бывают штампованные, литые, прокатанные, полученные методом экструзии и т. п.

На эффективность работы насадки в значительной степени влияет смачиваемость жидкостью поверхности элементов насадки. Для улучшения смачиваемости элементов насадки их зачастую подвергают специальной обработке, создают искусственным путем шероховатости или делают на поверхности просечки, выступы и т. д.

Нерегулярные (насыпные) насадки. В качестве нерегулярных на-адок используют твердые тела различной формы, загруженные в корпус колонны в навал. В результате в колонне образуется сложная пространственная структура, обеспечивающая значительную поверхность контакта фаз.

Среди насадок, засыпаемых в навал, широкое распространение получили кольца Рашига, представляющие собой отрезки труб, высота которых равна наружному диаметру (рис. VII-24, а). Низкая стоимость и простота изготовления колец Рашига делают их одним из самых распространенных типов насадок. Наряду с гладкими цилиндрическими кольцами из металла, керамики или фарфора разработаны насадки с ребристыми наружной и (или) внутренней поверхностями. Для интенсификации процесса массообмена разработаны конструкции цилиндрических насадок с перегородками: