Файл: Багиров, И. Т. Современные установки первичной переработки нефти.pdf

исходя из возможности размещения максимального их числа по плоскости тарелки. Для колонны диаметром до 3 м принимают колпачки диаметром 100 мм, для колонны большого диаметра — колпачки диаметром 150 мм. Колпачки располагают по вершинам равносторонних треугольников, а ряды колпачков — перпендику­ лярно потоку жидкости. Расстояние между центрами кол­ пачков (шаг) обычно равно 1,3; 1,6 и 1,9 от диаметра колпачка. Максимальное расстояние от колпачков до стенок корпуса колон­ ны должно быть 40 мм, а минимальное расстояние между колпач­ ками и сливной планкой — 80—100 мм.

Высота планки принимается такой, чтобы прорези погружались не менее чем на 12 мм. Для разных колонн рекомендуется прини­ мать приведенные ниже величины затопления прорезей:

Указанные колонны имеют различные жидкостные нагрузки; поэтому прорези колпачков погружают в вакуумных колоннах на 5—15 мм, в остальных колоннах на 15—30 мм. В СССР стандар­ тизированы колпачки круглой формы (ГОСТ 9634—61).

На установках АВТ (типов А-12/1; А-12/1М, А-12/2, А-12/3) производительностью 1; 1,5 и 2 млн. т/год нефти в течение многих лет применяют тарелки с желобчатыми колпачками. Однако эти тарелки характеризуются низкой производительностью, малой эф­ фективностью и неравномерно работают по всему сечению. К. п. д. этих тарелок низкий, они металлоемки. По этой причине их изго­ товление постепенно прекращается. Очевидно, действующие уста­ новки АВТ с желобчатыми тарелками будут эксплуатироваться еще продолжительное время. Желобчатые тарелки нормализованы по нормам нефтяной промышленности Н439—58. Они выполняются однопоточными и двухпоточными. Их изготавливают для колонн диаметром от 1 до 8 м.

На рис. 30 показана тарелка с желобчатыми колпачками.

Вцентральной части однопоточной тарелки расположены желоба

иколпачки, которые молено устанавливать на разной высоте. Вы­ сота установки колпачков принимается равной 163 мм. Высота установки сливной планки: в вакуумной колонне 102—107 мм, в ко­

на установке А-12/6 производительностью 3 млн. т/год сернистой нефти.

62

Институтом ВНИИнефтемаш разработаны однопоточные тарел­ ки с диаметром от 1 до 4 м и двухпоточные и четырехпоточные диаметром от 1,6 до 8,0 м. Расстояние между тарелками, преду­ сматриваемое нормалью, для однопоточных тарелок 450, 500, 600,

63

Конструктивно клапан выполнен так, что подъем его возможен только на определенную высоту. Тарелки имеют переливные уст­ ройства обычной конструкции, сливную регулируемую планку и в некоторых случаях затворную планку. Основные размеры кла­ панов: диаметр клапана 50 мм; максимальная его высота 6,5—

8 мм; диаметр отверстия в тарелке

40 мм. Клапаны на тарелках сле­ дует располагать на расстоянии не менее 50 мм от стенок колонны, 75 мм от сливной планки и 100 мм от переливной планки. Такие кла­ панные тарелки предусмотрены в проектах последних промышленных установок АВТ производитель­ ностью 3, 6 и 7,5 млн. т/год нефти. О промышленной эксплуатации це­ лой установки с клапанными та­ релками в ректификационных ко­

лоннах достаточных данных еще не имеется. Клапанная тарелка упрощенной конструкции показана на рис. 32. Ситчатые, струй­ ные, струйные с отбойниками, решетчатые провального типа та­ релки пока не нашли применения на установках первичной пере­ гонки АТ и АВТ.

Переливные устройства во всех тарелках должны обеспечить переток жидкости заданного расхода при максимально допустимых нагрузках с одной тарелки на другую, не нарушая нормальной работы тарелок. При очень больших расходах жидкости с целью лучшей ее дегазации применяют сегментные переливы с наклонны­ ми планками. На малопроизводительных установках применялись сливные стаканы из труб. Большое влияние на работу переливов и тарелок оказывают конструкции узлов ввода и вывода жидкости. Сопротивление узла ввода жидкости на тарелку должно быть уме­ ренным и обеспечивать равномерный спокойный ее ввод. Узел вы­ вода жидкости с тарелки должен обеспечивать равномерный ее слив и способствовать дегазации жидкости.

Существует градиент уровня жидкости на тарелках — разность между уровнями на месте поступления и слива жидкости на та­ релке. Градиент уровня зависит от расхода жидкости, ее физиче­ ских свойств, пути по тарелке, конструкции тарелки, сопротивле­ ния на пути потока жидкости, количества паров, проходящих че­ рез тарелку, и др. Изменения градиента уровня часто приводит к неустойчивому режиму и ухудшению эффективности работы та­ релки. Рассчитать эту величину невозможно. Наиболее приемле­ мым является метод аналитического расчета — метод свободного течения жидкости в горизонтальных каналах, предложенный проф. Б. А. Бахметьевым.

64

Элементы технологического расчета рект иф икационны х т арелок

Нагрузку тарелки по жидкости характеризует плотность орошения тарел­ ки; ее определяют по-разному, в зависимости от направления потоков пара и жидкости. Для тарелок с перекрестным потоком пара и жидкости (колпачко.вые, желобчатые и другие со сливным устройством) плотность орошения I представля­

ет собой количество жидкости в м3, проходящее в 1 ч на участке площадью 1 м2:

Общую высоту жидкости на тарелке, или высоту подпора слива (Д/г), реко­ мендуется определять по формуле Френсиса (в м):

где Q — расход жидкости, м3/с; Дсл — длина сливной пластины (периметр слив­ ного устройства), м.

Полученные результаты сходятся с эксплуатационными данными в широком диапазоне расхода жидкости.

Одним из основных показателей работы тарелок является гидравлическое сопротивление. Для любой конструкции тарелок гидравлическое сопротивление (в мм рт. ст.) определяется из соотношения:

Д Рт — Д РС+ &Р ж

где Д Р т—общее гидравлическое сопротивление тарелки; Д Р С—сопротивление су­

хой, неорошаемой тарелки; ДРж — сопротивление слоя жидкост.и на тарелке. В уравнение не вошло сопротивление, связанное с преодолением сил поверх­

ностного натяжения, которым вследствие его незначительности пренебрегают. Предложенная формула дает удовлетворительную сходимость с фактически­

ми измерениями сопротивления сухой тарелки (в мм рт. ст.):

ДДС-- Кобщ 2g

где U?0 — скорость в паровых патрубках тарелки, м/сек; /(общ — общий коэф­ фициент сопротивления, равный 0,0097—0,0036; ДРС— обычно рассматривают как потерю скоростного напора газа (пара) вследствие преодоления ряда мест­ ных сопротивлений на сухой, неорошаемой тарелке.

По литературным данным, коэффициенты сопротивления К для су­ хих тарелок различных конструкций имеют следующие значения:

Ректификационные колонны установок первичных перегонок со­ стоят из двух — четырех секций. Они предназначены для фракцио­ нирования до трех-четырех боковых фракций. Число тарелок силь­ но влияет на их погоноразделительную способность. Число теоре­ тических тарелок определяется путем составления материального и теплового балансов по промежуточному сечению колонны. Число практических тарелок определяют, исходя из опыта работы анало­ гичных колонн. ' '

Поскольку механизм диффузионных, тепловых и массообменных процессов, протекающих на тарелке при ректификации многоком­ понентных смесей, весьма сложен, общепризнанным является опре­ деление числа практических тарелок по расчетному числу теорети­ ческих тарелок. При этом учитывается к. п. д. тарелок, обусловлен­ ный их конструктивными особенностями, факторами гидродинами­ ческого, массообменного и теплового характера и др. Число прак­ тических тарелок рекомендуется определять из соотношения:

0,50. Расстояние между тарелками рекомендуется принимать в за­

При сооружении новых АВТ рекомендуется принимать следую­ щие типы и конструкции тарелок:

В атмосферных колоннах клапанные тарелки рекомендуется применять при диаметре не менее 3 м.

Эксплуатационная характеристика новых ректификационных тарелок на установках АВТ

В последние годы накоплен большой материал из опыта экс­ плуатации ректификационных тарелок с S-образными элементами, решетчатых, ситчатых, провальных, клапанных. Представляют определенный интерес некоторые данные по обследованию, изуче­ нию и обобщению опытных и экспериментальных показателей по этим тарелкам.

Тарелки с S-образными элементами, или S-образные тарелки.

Обследовалась основная ректификационная колонна атмосферной части установки АВТ типа А-12/6 производительностью 3 млн. т/год нефти Ромашкинского месторождения. Установка работает по схе­ ме однократного испарения с предварительным испарителем (уста­ новка типа А-12/6). В колонне получаются фракции: бензин, керо­

66