ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Конструкции корпусов тарельчатых колонн

Корпуса подавляющего большинства тарельчатых колонн имеют постоянный по высоте диаметр. Корпуса серийно выпускаемых аппаратов для неагрессивных сред изготовляют из углеродистых сталей (ВСтЗсп5, 20К, 16ГС), аппаратов для аг­рессивных сред - из нержавеющих сталей (08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т, 10Х17Н13МЗТ) или из сталей с плакирующим слоем. Кроме того, колонные аппараты изготавлива­ют из чугуна, меди, керамики, стекла.

Корпус тарельчатой колонны может быть сварным, либо состоящим из царг. Корпуса аппаратов, работающих при больших рабочих давлениях, а также аппаратов диаметром 1200 мм и более выполняют цельносварными. Аппараты диаметром 400­1000 мм собирают из отдельных царг, если рабочее давление не превышает 1.6 МПа.

Аппараты в царговом исполнении, как правило, снабжают неразъемными тарелками с переливами (рисунок 4.2). Тарелка пред­ставляет собой отбортован­ный металлический диск с устройствами, обеспечи­вающими контакт газа и жидкости (отверстия, кла­паны, колпачки). Для созда­ния необходимого уровня жидкости на тарелке уста­новлены сливная и пере­ливная перегородки. Высота переливной перегородки постоянна, она образует так называемый переливной карман, в который погруже­на сливная труба тарелки, расположенной выше. Вы­соту сливной перегородки можно регулировать для поддержания необходимого уровня жидкости на тарел­ке. Нижняя тарелка в царге установлена на кронштей-

нах, остальные - на стойках. Упорные кольца предназначены для герметизации та­релок. В зазор между тарелкой и корпусом колонны укладываются прокладки из асбестового шнура, закрепленные нажимным кольцом, скобами и шпильками.

В цельносварных аппаратах используют разборные тарелки, состоящие из от­дельных секций, которые крепятся к опорной раме струбцинами, винтами и при­жимными планками, см. рисунок 4.3. Опорная рама приварена к корпусу колонны.

Г ерметичность соединений секций тарелки с опорной рамой обеспечивают про­кладки.

Для удобства монтажа и ремонта та­релок, предотвращения переноса жидкости с нижних тарелок на верхние, расстояние между ними не должно быть менее 200 мм. В зависимости от диаметра колонны (D) рекомендуют принимать следующие расстояния между тарелками (йт):

при D < 0.8 м Нт = 0.2-0.3 м,

при D = 0.8-1.6 м Нт = 0.35-0.4 м, при D =1.6-2 м Нт = 0.4-0.5 м,

при D = 2-2.4 м Нт = 0.5-0.6 мм, при D >2.4 м кт > 0.6 м.

Монтаж и обслуживание тарелок в аппаратах с цельносварным корпусом выполняют через люки. Люки на корпусе колонны рекомендуется располагать че­рез каждые пять-десять тарелок в зависимости от диаметра аппарата и типа кон­тактных устройств. Диаметр люков может колебаться от 450 до 600 мм, а расстоя­ние между тарелками в месте установки люка от 800 до 1000 мм.

Конструкция узла ввода сы­рья в колонну зависит от фазово­го состояния поступающей сме­си. Жидкое питание, а также флегма, вводятся непосредствен­но в переливные карманы таре­лок. Переливные карманы, в ко­торые вводится жидкость, обыч­но углублены ниже тарелки при­мерно на 300 мм. Иногда для га­шения энергии струи в перелив­ном кармане устанавливают от­ражательные пластины (рисунок 4.4а). При подаче сырья в паро­жидкостном состоянии для защи-

63

ты корпуса аппарата от эрозионного воздействия струи и равномерного распределе­ния пара по сечению аппарата сырье подается через специальное устройство - ули­ту, которая крепится к корпусу колонны. На рисунке 4.4б показана конструкция улиты для ввода сырья одним потоком, на рисунке 4.4в - двумя потоками. Штуцера ввода сырья в колонну быстро изнашиваются, поэтому их защищают гильзой, кото­рая при необходимости легко заменяется новой.

В колонне с боковыми выводами, предназначенной для разделения смеси на несколько компонентов, вывод жидкости из колонны осуществляется так же, как и ввод - из углубленных переливных карманов. Выводная труба должна быть погру­жена в жидкость во избежание выхода через нее паров.

Отбойные устройства предназначены для сепарации капель жидкости из пото­ка пара (газа) и могут быть установлены в разных сечениях колонны. К ним предъ­являют следующие требования: простота конструкции, малый вес, низкая стои­мость, легкость монтажа и обслуживания, малое гидравлическое сопротивление, достаточно высокая эффективность сепарации при заданных режимах работы.

Отбойные устройства, уста­навливаемые вверху колонны, должны обладать высокой эффек­тивностью сепарации и надежно работать в широком диапазоне из­менения нагрузок по пару. Межта­рельчатые отбойные устройства применяют для предотвращения уноса жидкости с нижних тарелок на верхние при ограничении высо­ты колонны габаритами помеще­ния. Основное назначение отбой­ных устройств питательной секции колонны - сепарация нелетучих соединений (смолы, зола) и пре­дотвращение их попадания в дис­тиллят (характерно для вакуумных колонн перегонки мазута).

В аппаратах химической тех­нологии чаще всего применяют отбойники ударного типа. Обычно это горизонталь­ные отбойники из сеток, см. рисунок 4.5а. Нередко применяются и отбойники из вертикально установленных уголков (рисунок 4.5 б). Во всех конструкциях жид­кость из потока газа выделяется в результате соприкосновения капель с поверхно­стью элементов отбойника и образует на их поверхности ламинарную пленку, а от­вод жидкости осуществляется по разному: от горизонтального отбойника капли жидкости отрываются и движутся навстречу потоку пара, а в отбойниках из верти­кальных элементов она стекает на специальный лоток и через гидрозатвор возвра­щается в процесс.

При увеличении скорости пара может возникнуть вторичный унос жидкости с отбойного устройства: жидкость заполняет весь объем сетки и часть ее уносится вместе с уходящим паром, либо происходит срыв пленки с поверхности вертикаль­ных элементов. Нагрузки по пару, при которых еще нет вторичного уноса жидкости, считаются максимально допустимыми и им соответствует максимальная эффектив­ность сепарации.

Для горизонтального отбойного устройства из сетки максимально допустимую скорость газа (в м/с) рекомендуют определять по формуле

» 015-V (Р ж - Р п )/Р п, (4Л)

а для вертикального из уголков -

045 • і g 2 - s ж • (Р ж - Р п V Р п, (4.2)

где рп, рж - плотность пара и жидкости (кг/м3),

сж - поверхностное натяжение жидкости на границе с газом (Н/м), g - ускорение свободного падения.