Конструкции и принцип работы основных типов тарелок

Виды тарелок в ректификационной колонне

Какие типы тарелок ректификационныхколонн эффективнее? Какими проще пользоваться в домашних условиях?Отвечаем на эти вопросы ниже.

Виды тарелок в ректификационной колонне

Итак, на тарелках пары проходят через слой жидкости, образуя пену.Конструкция тарелок влияет на следующие показатели:

  • интенсивность гидравлического сопротивления;
  • скорость и эффективность фракционирования;
  • производительность;
  • рабочий диапазон мощности, в котором жидкость не уносит вниз, а капли — наверх.

Тарелки классифицируют на:

  • перекрестноточные и противоточные;
  • одно-, двух-, трех-, четырехпоточные;
  • с кольцевым или однонаправленным движением жидкости на соседних тарелках.
  • А теперь чуть подробнее про классификацию по типу отверстий и токужидкости.

    Читайте также: Как лечить алкогольную зависимость: способы и советы

    Ситчатые (дырчатые), перекрестноточные

    Снабжаются мелкими круглыми, треугольными или щелеобразными отверстиями. Здесь работают перекрестные токи жидкости и пара. Есть на тарелках и сегменты без отверстий, которые расположены возле перегородок или сливных труб, погруженных в жидкость. Они разделяют потоки жидкости и пара, чтобы тарелки не захлебывались.

    Работая с ситчатыми тарелками нужно точно управлять перегонкой.

    Наименьшее гидравлическое сопротивление и эффективность массообмена у конструкции из листа с просечками и отбойными перегородками.

    Расстояние между тарелками устанавливают с таким расчетом, чтобыминимизировать брызгоунос и оставить доступ для ремонта или очистки.

    Струйные, перекрестно-прямоточные

    Это фактически, лист с выдавленными отверстиями разной формы, обрамленные прямоугольными скругленными или треугольными лепестками.

    Струйные тарелки хорошо справляются с высокой нагрузкой по пару

    Противоточные

    Могут быть: а) провальными решетчатыми; б) провальными волнообразными дырчатыми.

    Самый простой вариант —тарелка со щелями, через которые проходит наверх пар и стекает вниз избытокжидкости. Решетчатая конструкция захлебывается или не может удержать на себедержит жидкость, если жидкости или пара поступает на ⅕-⅓ больше нормы.

    Дырчатая тарелка сволнообразной (синусоидальной) поверхностью пропускает обе фазы через круглыеотверстия, при этом слой жидкости закрывает неровности.

    Провальные тарелки производительны, но работают в очень узком диапазоне мощности нагрева.

    Тарелки с колпачками, туннельными, желобчатыми или капсульными

    Один из наиболее популярных и универсальных типов — круглые или капсульные колпачки.

    У каждого колпачка есть прорези или трубки внизу для поступления пара, который смешивается с жидкостью струйно. Струи от соседних колпачков образуют завихрения, повышая эффективность массообмена и КПД тарелки до 0,6-0,8. Диапазон мощности нагрева у колпачковых колонн шире.

    Преимуществом колпачковых тарелок считают возможность остановить процесс перегонки и без проблем запустить его вновь. Фракционированная флегма при выключении нагрева остается на тарелках, а не сливается обратно.

    Желобчатые представляют собой желоба, без колпачков, как таковых. По нимдвигается жидкость. Туннельные колпачки имеют прямоугольную форму.

    Вихревые

    Характеризуются завихрением потока пара и жидкости, слабым брызгоуносом и представляют собой лист с отверстиями, лепестками, отбойными элементами, размещенными внутри окружностей.

    Читайте также: Особенности закваски для сбраживания соков и приготовления домашнего вина

    Вихревые тарелки эффективно разделяют, обладают малым гидравлическим сопротивлением и поэтому используются при вакуумной перегонке.

    Колпачки и полотно тарелок с S-образными элементами

    Образуют повторяющиеся кластеры. При этом пар входит только с одной стороны потоком тонких струй. Такие тарелки достаточно эффективны, их КПД составляет 0,4-0,7.

    Клапанные напоминают дырчатые

    Позволяют регулировать подачу пара при помощи поднимающихся под его напором клапанов разной конструкции.

    Переливные устройства тарелок

    Для организации перелива рабочей жидкости с вышележащей тарелки на нижележащую в КУ используются специальные переливные устройства, включающие в себя сливную перегородку и карман (рис. 3.2). При больших значениях удельных нагрузок по жидкости (измеряется через расход фазы – м 3 /час отнесенный к 1 м 2 сечения колонны или к 1 м длины сливной перегородки), что характерно для многотоннажных колонн установок АТ-АВТ, для снижения градиента уровня жидкости применяются многопоточные конструкции КУ (от 2-х до 4-х потоков). Сливные карманы могут быть использованы также для подвода на КУ промежуточных потоков (холодные орошения) и/или для отвода боковых отборов (рис. 3.3). В последнем случае объемная емкость кармана наращивается за счет увеличения межтарельчатого расстояния, что повышает надежность работы откачивающего насоса.

    Рис. 3.2. Устройство узлов перетока жидкости с тарелки на тарелку и ввода орошений для однопоточных (а) и двухпоточных (б) тарелок: 1 – корпус колонны; 2 – секции тарелок; 3, 4 – коллекторы ввода жидкости на верхнюю и промежуточную тарелки; 5, 6 – сливные карманы

    Массо – теплообмен между взаимодействующими фазами (пар – жидкость) протекает на КУ в барботажном слое: структуре, которая образуется при истечении парового потока из небольших отверстий или щелей, выполненных в полотне тарелки или в специальных устройствах (колпачках), в слой жидкости под небольшим избыточным давлением. Эта структура представляет собой ансамбль пузырьков, размер которых измеряется миллиметрами. Паровые пузырьки зарождаются при истечении газа, всплывают в слое жидкости за счет разности плотностей жидкой и паровой фаз и разрушаются на верхней границе барботажного слоя. Размер пузырьков определяется свойствами паровой и жидкой фаз (плотность, вязкость, поверхностное натяжение, …), конструкцией КУ и гидродинамическими условиями взаимодействия фаз. Суммарная поверхность массообмена в барботажном слое измеряется десятками и даже сотнями м 2 поверхности, приходящихся на 1 м 3 объема барботажного слоя.

    Рис. 3.3. Узлы вывода боковых погонов (жидкость) из колонны: 1 – корпус колонны; 2 – тарелки; 3 – сливной карман увеличенного размера; 4 – сборная (глухая) тарелка; 5, 6 – патрубки для прохода паров и отвода жидкости; 7 – уравнительная труба

    Рассмотренные типы контактных устройств относятся к наиболее распространенным для условий работы блоков АТ-АВТ. К настоящему времени разработаны и другие эффективные конструкции КУ [6-10], которые могут представлять интерес при решении задач проектирования. Надо при этом отметить, что какой-либо универсальной конструкции, пригодной для любых условий эксплуатации, выделить нельзя. Каждая конкретная задача проектирования должна решаться с учетом технологии производства на основе обобщения опыта работы родственных установок.

    Источник

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий