Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Щели выполняются, какправило, штамповкой. Наиболее распространены тарелки с параллельным иравномерным расположением щелей по всей плоскости тарелки. Щели неделаются в местах расположения опорных балок; их не рекомендуетсядоводить до края элементов опорной конструкции на 20—30 мм.43Рис. 3.40. Решетчатая тарелка типа ТРДля расширения диапазона устойчивой работы можно делать щелиразной ширины. Их делают либо равномерно по сечению колонны, либо щелиодной ширины делают преимущественно у края или центра тарелки. Приприменении тарелок со щелями разной ширины при малых нагрузках по газубудут работать главным образом щели малой ширины и по мере увеличениянагрузки в работу будут включаться остальные щели.
Вопрос расположениящелей по тарелке является очень важным и требует самого тщательногоизучения, поскольку с увеличением диаметра колонны на тарелках провальноготипа, так же как и в насадочных колоннах, проявляется тенденция кнеравномерному распределению потоков. Располагая щели неравномерно потарелке, указанный недостаток в какой-то мере удастся устранить.По отраслевым нормалям основные размеры тарелок изменяются вследующих пределах: свободное сечение принимается от 10 до 30%, ширинащелей от 4 до 12 мм, шаг от 8 до 60 мм, длина щелей от 60 до 120 мм, толщиналистов тарелки от 2 до 4 мм.44В целях унификации тарелок и уменьшения необходимого числаштампов принимают следующие размеры: ширина щели 4, 6, 8, 10, 12 мм;длина щели 60 мм; шаг 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 мм.
Толщина листапринимается 2, 3 и 4 мм.Решетчатые тарелки типа ТР применяются в колонных аппаратах,работающих при повышенных нагрузках по жидкости.3.4.11 УСТРОЙСТВО ТАРЕЛОК ВИХРЕВЫХТарелка Киттеля (рис. 3.41) [15]изготовляется чаще всего изметаллического листа и состоит из двух решеток (верхней 2 и нижней 1).Каждая решетка разделена на шесть равных сегментов. В металлическомлисте отверстия наклонены под углом к плоскости листа, что позволяет создатьна тарелке направленное движение жидкости (рис.
3.43). На верхней решеткесоздается центробежный, а на нижней - центростремительный поток жидкости,что приводит к хорошему распределению жидкости по сечению колонны.Иногда над верхней решеткой располагают брызгоотбойную решетку с болеекрупными отверстиями, сообщающими пару центробежное движение впротивоположном направлении.
Для тарелки Киттеля, как и для ситчатой,существует определенная скорость пара, ниже которой нормальная работатарелки нарушается из-за провала жидкости. Суммарное сечение отверстииэтих тарелок составляет 20—25% и поэтому они имеют меньшеесопротивление, чем ситчатые тарелки. Расстояние между тарелками Киттелясоставляет 400 мм, при вакуумной дистилляции — 305 мм.Тарелка Киттеля обычно не имеет переливных патрубков и обладаетследующими преимуществами: быстрое и непрерывное обновлениеповерхности контакта в жидкости; повышенная производительность вследствиеотносительно большого свободного сечения и действия центробежной силы,отбрасывающей жидкость к стенкам, а не вверх колонны; малый уровеньжидкости на тарелке и большое свободное сечение обеспечиваютсравнительно малое сопротивление тарелок, что открывает широкиевозможности использования их для вакуумной ректификации; отсутствиезастойных зон на тарелках.45Рис.
3.41. Схема тарелки Киттеля с брызгоотбойными решетками: 1 — верхняярешетка, 2—нижняя решетка, 3 — брызгоотбойная решетка 4 — опорная стойка.Рис. 3.43. Схема работы тарелки Киттеля.3.4.12 СЕКЦИОНИРОВАННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ УСТРОЙСТВАОдно из направлений технического прогресса в химической,нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности — разработкаи применение аппаратов большой единичной мощности.
До недавнего времениповышение эффективности и производительности колонн обеспечивалиувеличением их высоты и диаметра. Однако с увеличением диаметра колоннывозрастает неупорядоченность движения взаимодействующих фаз: на тарелкепоявляются «байпасные» потоки, «мертвые» зоны, возникает поперечнаянеравномерность скорости газового потока и высоты жидкости на тарелке. Всеэто снижает эффективность массообмена в колонне. В связи с этимпроизводительность аппарата следует повышать не увеличением размероваппарата, а созданием контактных устройств, обладающих высокойпроизводительностью по жидкости и пару, в частности, продольным ипоперечным секционированием этих устройств [18].Известно,чтопроизводительностьтарелокповышаетсяприконтактировании фаз в прямотоке.
Однако при прямоточном взаимодействии ибольшой скорости пара (газа) жидкость смещается в направлении к сливномукарману, что затрудняет работу сливных устройств.Для компенсации прямоточного движения фаз и исключения егораспространения на всю тарелку можно устанавливать на тарелке продольныеи поперечные перегородки, обеспечивающие зигзагообразное движениежидкости на тарелке от перелива к сливу, а также создающие условия длядвижения потоков парожидкостной смеси по тарелке в противоположных илипересекающихся направлениях.46Рис. 3.42. Продольносекционированная тарелка с просечными элементами.Примером может служить, продольно-секционированная тарелка спросечными элементами (рис.
3.42). На полотне тарелки 2 выштампованыпросечки 1, отогнутые под углом α . Тарелка секционирована вдоль потокажидкости вертикальными перегородками 3, причем для создания постоянногогидравлического сопротивления по всей тарелке перегородки перфорированы.При скорости газа до 1,5 м/с тарелки работают аналогично ситчатой иколпачковой: жидкость из переливного кармана а поступает на рабочую частьтарелки, газ вводится через просечки, барботирует через слой жидкости,аэрирует ее и на тарелке образуется газожидкостный слой. При скорости газаболее 1,5 м/с газовые струи, выходящие из просечек, и создаваемые имипотоки жидкости движутся к вертикальным перегородкам или стенкам колонны,ударяются о них, сепарируются и газ покидает тарелку. При этом жидкостьсовершает сложное зигзагообразное движение от переливного а к сливному бкарману.Вариантом массообменного устройства с продольным секционированиемявляется клапанная тарелка с продольными перегородками 3 (рис.
3.43),которая отличается от тарелки с просечными элементами тем, что на полотне 1тарелки вместо просечек смонтированы клапаны 2 с боковыми стенками,обеспечивающие направленное движение жидкостного потока.47Рис. 3.43. Комбинированная клапанная тарелкаПо производительности такие тарелки превосходят обычные клапанныетарелки без продольного секционирования в 1,4 раза, а по эффективностимассообмена в 1,25—1,3 раза.При высокой плотности орошения [более 50 м3/м2 ч], когда работатарелоклимитируетсяпроизводительностьюпереливныхустройств,целесообразно применение многосливной продольно-секционированнойтарелки, или тарелки с двумя зонами контакта фаз (рис.
3.44). Последняяпредставляет собой комбинацию барботажной тарелки (ситчатой, клапанной) сустройством, в котором реализуется зона контакта фаз, формирующаяся впространстве между тарелками при перетекании жидкости. Тарелка состоит изперфорированного основания 1 с установленными на нем сливными карманами2 (могут быть одно-, двух- и трехщелевыми), направляющих планок 3 иотбойных дисков 4.48Рис. 3.44. Тарелка с двумя зонами контактаРис.
3.45. Однощелевые (а) и двухщелевые (б), карманыОднощелевой сливной карман, установленный на тарелке 1 (рис. 3.45,а),состоит из патрубка 2 и отбойного диска 3, укрепленного так, что между нимиобразуется кольцевая щель шириной hщ = 4 ... 12 мм. Через эту щельвытекает кольцевая струя жидкости, образуя дополнительную зону контакта.При установке двухщелевого сливного кармана (рис. 3.45,б) жидкостьпереливается через сливную перегородку, протекает по внутренней стенкенаружного патрубка 2 и конусу 4 во внутренний патрубок 5 и вытекает изнижней щели кольцевой струёй, образуя дополнительную зону контакта.С увеличением производительности по жидкости уровень ее в патрубке 5повышается, жидкость заполняет пространство в патрубке 2 и начинаетсяистечение из верхней щели.
В пространстве между тарелками образуетсявторая кольцевая струя. Таким образом, многощелевой слив позволяетзначительно расширить диапазон нагрузок по жидкости.4 КОНСТРУКЦИЯ АППАРАТОВЭНЕРГИИСВНЕШНИМПОДВОДОМИзвестно большое число конструкций механических распыливающихаппаратов [24]. Во многих из них достигается высокая эффективность принебольших габаритах. Это обстоятельство, а также низкое гидравлическоесопротивление привлекают внимание исследователей к рассматриваемомутипу аппаратов.
Однако из-за сложности конструкции, наличия вращающихся49частей и значительного расхода энергии механические абсорберы нашлиограниченное применение.Аппаратоы с вертикальным валомЦентробежныйполыйабсорберсмногодисковымразбрызгивателем. Этот абсорбер представляет собой видоизмененнуюконструкцию циклонного скруббера, отличающуюся тем, что жидкостьраспиливается не форсунками, а механическим вращающимся устройством.Конструкция такого абсорбера показана на рис. 4.1. Распыление жидкостипроизводится устройством 1, состоящим из ряда расположенных друг наддругом вращающихся дисков с уменьшающимся к низу диаметром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
