КЛАПАННЫЕ ТАРЕЛКИ, ТИПЫ КЛАПАНОВ, ПРИНЦИП РАБОТЫ. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ.
Клапанные тарелки также широко применяют в нефтехимической промышленности. Основные преимущества этих тарелок — способность обеспечить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок, несложность конструкции, низкая металлоемкость и невысокая стоимость.
Клапанные тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольными клапанами; работают тарелки в режиме прямоточного или перекрестного движения фаз. В отечественной промышленности наиболее распространены клапанные прямоточные тарелки с дисковыми клапанами. На клапанной прямоточной тарелке (рис. 2.9) в шахматном порядке расположены отверстия, в которых установлены саморегулирующиеся дисковые клапаны диаметром 50 мм, способные подниматься при движении пара (газа) на высоту до 6—8 мм.
Принцип действия этих тарелок состоит в том, что клапан 2, свободно лежащий над отверстием в тарелке 1, с изменением расхода газа увеличивает подъем и соответственно площадь зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа. Поэтому скорость газа в этом зазоре, а значит и во входе в слой жидкости на тарелке, остается приблизительно достоянной, что обеспечивает неизменно эффективную работу тарелки. Гидравлическое сопротивление тарелки при этом увеличивается незначительно. Высота подъема клапана определяется высотой ограничителя 7.Диаметр отверстий под клапаном составляет 35…40 мм, а диаметр самого клапана 45…50 мм.
|
|
|
Достоинства клапанных тарелок:
- сравнительно высокая пропускная способность по газу;
- гидродинамическая устойчивость;
- постоянная высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу.
К недостаткам этих тарелок относятся:
- повышенное гидравлическое сопротивление;
- усложнённая конструкция тарелки.
ТАРЕЛКИ ИЗ S -ОБРАЗНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЖЕЛОБЧАТЫЕ ТАРЕЛКИ. ХАРАКТЕР ДВИЖЕНИЯ ФАЗ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
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.. 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.
Рис. 2.7. Тарелка с S-образными элементами: а — общий вид; Более прогрессивны и эффективны, по сравнению с колпачковыми, комбинированные колпачково-клапанные тарелки. Так, S-образная тарелка с клапаном 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.
Рис. 2.8. Тарелка с S-образными элементами и клапанами
|
|
|
Установлено, что желобчатые тарелки в процессе ректификации метиламинов характеризуются низкой эффективностью, которая составляет от 15% до 30%. Впервые предложен метод сопряженного моделирования ректификационных колонн, при котором описание массообмена основывается на теоретических предпосылках в совокупности с показателями работы действующих аппаратов.
12.ТАРЕЛКИ ПРОВАЛЬНОГО ТИПА, КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ. СПОСОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ.
Провальные тарелки не имеют переливных устройств, их плато перфорировано круглыми, квадратными и др. формы отверстиями диаметром 20-100 мм. Через эти отверстия периодически или одновременно проходит газ и стекает ("проваливается") жидкость.
|
|
|
Тарелки провального типа
К провальным относятся тарелки решетчатые, колосниковые, трубчатые, ситчатые (плоские или волнистые без сливных устройств). Площадь живого сечения тарелок изменяется в пределах 15 - 30 %. Жидкость и пар проходят попеременно через каждое отверстие в зависимости от соотношения их напоров. Тарелки имеют малое сопротивление, высокий К.П.Д., работают при значительных нагрузках и отличаются простотой конструкции.
Прямоточные тарелки обеспечивают длительное контактирование пленки жидкости с паром, движущимися со скоростью 14 - 45 м/с. Площадь живого сечения тарелки достигает 30 %.
Ситчатые тарелки представляют собой лист с пробитыми в нем круглыми или щелевидными отверстиями диаметром (шириной) 3 - 10 мм (рисунок 130). Пар, проходящий в отверстия, барботирует через слой жидкости, которая стекает через переливные патрубки. Скорость пара в отверстиях принимают 10 - 12 м/с. Разновидностью ситчатых тарелок являются провальные решетчатые, в которых отсутствуют переливные патрубки и жидкость стекает в отверстия в решетке навстречу пару. Отверстия в провальных тарелках несколько крупнее, чем в ситчатых.
|
|
|
Весьма интересной является волнистая решетчатая тарелка. Волны придают тарелке повышенную жесткость, что дает возможность применять ее при большом диаметре колонны без опорных балок.
Ситчатые и решетчатые тарелки просты по конструкции и эффективны. Недостатком их является необходимость точного регулирования заданного режима (особенно по расходу газа) и чувствительность к осадкам и отложениям, забивающим отверстия.
Рисунок 1 – Форма отверстий в ситчатых тарелках: а) круглые; б) щелевидные; в) просеченные треугольные 
Для увеличения производительности и эффективности тарелок провального типа необходимо в первую очередь обеспечить равномерное распределение потоков по сечению колонны. Для этого предлагается предусмотреть гофрированную поверхность тарелок, наподобие ситчатых волнистых тарелок (рисунок 1б) или тарелок из просечного листа с кромками отверстий или щелей, отогнутыми в одну или в разные стороны (рисунок а). Поверхность тарелок может быть и ступенчатой (рисунок 1в). Экспериментальное определение основных характеристик указанных конструкций показало, что производительность их примерно в 2 раза выше производительности обычных решетчатых тарелок при несколько лучшей или одинаковой эффективности разделения; такие тарелки создают небольшое гидравлическое сопротивление и на них удерживается небольшой слой вспененной жидкости.
Рисунок 2 – Усовершенствованные конструкции тарелок провального типа: а) с отогнутыми кромками щелей; б) с гофрированной поверхностью; в) со ступенчатым расположением листов; г) с двумя зонами контакта;
Равномерное распределение потоков на противоточном контактном устройстве типа ситчатой тарелки предлагается осуществлять секционированием ее на отдельные ячейки с применением в каждой ячейке своего переливного устройства, не доходящего до нижележащей тарелки (рисунок 2г). Контакт пара и жидкости на подобных устройствах осуществляется одновременно в барботажном слое у основания тарелки и в стекающих струях. Гидравлический затвор обеспечивается столбом жидкости, вытекающей через щели внизу переливного устройства.
Аналогичные конструкции применяются также за рубежом, главным образом в колоннах для разделения углеводородных газов, где производительность лимитируется жидкостными нагрузками. Экспериментальные исследования и опыт эксплуатации подобных конструкций показали их высокую эффективность, а сравнительные расчеты - предпочтительность их применения по сравнению с обычными конструкциями переливных тарелок в условиях разделения при повышенных жидкостных нагрузках. колонный диффузионный массообменный аппарат
Для равномерного распределения потоков по сечению решетчатых тарелок и, следовательно, для увеличения их эффективности делают щели разной ширины, а располагают их неравномерно по сечению колонны. На тарелках со щелями разной ширины при малых нагрузках по газу будут работать главным образом узкие щели; по мере увеличения нагрузки в работу будут включаться остальные щели. Очевидно, вопросы конструирования провальных тарелок большого диаметра с точки зрения равномерного распределения потоков по сечению колонны должны решаться в результате испытания контактного устройства натуральной величины на специальных стендах на системе вода - воздух.
Значительное улучшение эксплуатационных характеристик решетчатых и ситчатых тарелок провального типа достигается путем установки на большинстве (70 - 80 %) щелей или отверстий клапанов прямоугольной или круглой формы. Излучение разделительной способности колонн с провальными тарелками обычной конструкции, имеющими клапаны, показало, что производительность, эффективность и диапазон их устойчивой работы увеличиваются от 20до 50 % при небольшом увеличении гидравлического сопротивления (от 20 до 40 мм вод. ст.).
Решетчатые тарелки провального типа целесообразно устанавливать в колонне вместе с перераспределителями жидкости, из расчета один перераспределитель через каждые 8 - 10 тарелок, при этом, чем больше диаметр колонны, тем меньше число тарелок должно быть между перераспределителями.
Высокую производительность и низков гидравлическое сопротивление имеют также тарелки, образованные из вертикально установленных металлических полос небольшой высоты. Подобные конструкции успешно применяются в вакуумных колоннах, а также при очистке и промывке газов.
Наиболее эффективные, надежные и в то же время простые конструкции контактных устройств будут созданы путем комбинирования рассмотренных выше способов улучшения конструкций решетчатых и ситчатых тарелок провального типа и тарелок с переливами.
13.РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ, КАПЛЕОТБОЙНИКИ, ГЛУХИЕ ТАРЕЛКИ, УСТРОЙСТВА ОТБОРА И ДРУГИЕ ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА В КОЛОННЫХ АППАРАТАХ.
В промышленности для распределения подачи жидкости используют различные распределительные устройства. Наиболее полное смачивание насадки и наибольшая эффективность аппарата достигаются при равномерном распределении жидкости по поперечному сечению колонны. Для равномерной подачи орошающей жидкости применяют различные распределительные устройства , которые можно подразделить на две группы:
* устройства, подающие жидкость отдельными струями (струйчатые оросители);
* устройства, в которых подаваемая на насадку жидкость разбивается на капли (разбрызгивающие оросители).
К струйчатым оросителям относятся распределительные плиты, желоба, «пауки», дырчатые трубы, брызгалки и оросители типа сегнерова колеса; к разбрызгивающим -- тарельчатые, многоконусные и вращающиеся центробежные оросители.
Распределительные плиты применяют двух видов: с затопленными отверстиями и свободным сливом жидкости. Желоба по принципу работы близки к распределительным плитам.
1. Насадки, их виды, применение
Насадки, применяемые для заполнения насадочных абсорберов, должны обладать большой удельной поверхностью (поверхность на единицу объема) и большим свободным объемом. Кроме того, насадка должна оказывать малое сопротивление газовому потоку, хорошо распределять жидкость и обладать коррозионной стойкостью в соответствующих средах. Для уменьшения давления на поддерживающее устройство и стенки насадка должна иметь малый объемный вес. Применяемые в абсорберах насадки можно подразделить на два типа: регулярные (правильно уложенные) и беспорядочные (засыпаемые в навал) насадки. К регулярным относятся хордовая, кольцевая (при правильной укладке) и блочная насадки.
К беспорядочным относятся кольцевая (при загрузке в навал), седлообразная и кусковая насадки. Кроме того, используют специальные типы насадок, которые могут быть регулярными и беспорядочными.
2. Распределительные плиты и желоба. Схемы. Принцип действия
При течении по насадке, жидкость не сохраняет первоначального распределения. Однако для достижения хорошего распределения жидкости по всей высоте насадки орошение следует подавать на нее равномерно. Для равномерной подачи орошающей жидкости применяют различные распределительные устройства, которые можно подразделить на две группы:
1. устройства, подающие жидкость отдельными струями (струйчатые оросители); к этой группе относятся распределительные плиты, желоба, дырчатые трубы, брызгалки и оросители типа сегнерова колеса;
2. устройства, в которых подаваемая на насадку жидкость разбивается на капли (разбрызгивающие оросители) в результате удара струи о тарелку (тарельчатые оросители) или торец насадки (многоконусные оросители) или под действием центробежной силы (вращающиеся центробежные разбрызгиватели).
Основными требованиями к распределительным устройствам для насадочных колонн являются, помимо обеспечения равномерного распределения жидкости, подача ее в достаточном количестве точек и минимальный брызгоунос. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют струйчатые ороситель, в частности, распределительные плиты и дырчатые трубы. Применение брызгалок и разбрызгивающих оросителей ведет обычно к заметному брызгоуносу, что вызывает необходимость установки брызгоуловителей.
Разбрызгивающие оросители:
В колоннах обычно устанавливают несколько разбрызгивателей так, чтобы орошаемые каждым из них площади перекрывали друг друга. Многоконусный ороситель состоит из ряда расположенных друг над другом конусов, насаженных на патрубки . Жидкость поступает через патрубок и проходит частично через кольцевую щель между данным патрубком и патрубком верхнего конуса; эта часть разбрызгивается с поверхности верхнего конуса. Остальная часть жидкости проходит по патрубку верхнего конуса и снова делится на две части: одна часть проходит через кольцевую щель между патрубками верхнего и второго (считая сверху) конуса и разбрызгивается с поверхности второго конуса, а часть проходит следующий патрубок и т.д. Конусы имеют все уменьшающиеся к низу диаметры и все возрастающие углы. Вследствие этого радиус орошения убывает от верхнего конуса к нижнему.
Вращающийся центробежный разбрызгиватель представляет собой вращающееся на вертикальном валу колесо, с которого жидкость разбрызгивается под действием центробежной силы. Колесо имеет форму звездочки с крыльями разной длины. Благодаря этому жидкость, попадающая на колесо, разбрызгивается на разные расстояния, орошая весь торец насадки.
Каплеотбойник предназначен для удаления капельной влаги при отборе проб воздуха из систем вентиляции и помещений и устанавливается в системах пробоотбора газоаэрозольных сред.
Каплеотбойник обеспечивает:
- удаление капельной влаги из воздуха, который подается на устройства и приборы радиационного контроля;
- накопление капельной влаги;
- индикацию уровня накопленной влаги;
- слив накопленной влаги.
Дата добавления: 2019-11-25; просмотров: 7787; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!