Аналитический обзор

Колонны тарельчатого типа выполняются в виде колонн круглого сечения, по высоте которых расположены той или иной конструкции тарелки, на каждой из которых осуществляется одна ступень контакта. В рассматриваемых колоннах происходит ступенчатый контакт с соединением ступеней противотоком: пар поступает снизу, жидкость подводится сверху. На каждой тарелке в зависимости от ее конструкции может осуществляться прямоток, противоток, перекрестный ток при различной степени перемешивания жидкости от полного смешения до вытеснения.

По способу слива жидкости с тарелок тарельчатые аппараты можно разделить на два вида:

а) с тарелками со сливными устройствами

б) с тарелками без сливных устройств.

В данном курсовом проекте используется первый вид, т.е. на тарелки со сливными устройствами. К тарелкам данного типа относятся ситчатые, колпачковые, клапанные, балластные и пластинчатые тарелки. Каждый из типов имеет свои преимущества и недостатки. Колпачковые тарелки мало чувствительны к загрязнениям и отличаются высоким интервалом устойчивой работы, однако сложны в производстве, ремонте и очистке, а значит, и дороги. Балластные отличаются высокой пропускной способностью по газу и гидродинамической устойчивостью, постоянной и высокой эффективностью в широком интервале нагрузок по газу, но обладают высоким гидравлическим сопротивлением. Пластинчатые тарелки наоборот обладают низким гидравлическим сопротивлением и возможностью работы с загрязненными жидкостями, расход металла при их изготовлении низок, однако при небольших расходах жидкости наблюдается снижение эффективности.

Рассмотрим некоторые конструкции барботажных тарелок с переливными устройствами подробнее.

Колпачковые тарелки с капсульными колпачками до недавнего времени считали лучшими контактными устройствами для ректификационных и абсорбционных аппаратов благодаря простоте эксплуатации и универсальности.

Основной частью колпачковой тарелки является стальной диск 1 (или полотно тарелки) с отверстиями для паровых патрубков 6. Патрубки приварены к диску. Над патрубками установлены колпачки 5 диаметром 60 или 80 мм. Колпачки имеют прорези высотой 15; 20 или 30 мм.

Рисунок 1 Колпачковая тарелка

Для создания, необходимого уровня жидкости на тарелке последнюю снабжают сливной перегородкой 3. Переливная перегородка 1 образует переливной карман а, в который погружается сливная планка 4 тарелки, расположенной выше.

Применяют два варианта крепления колпачка к тарелке. В исполнении 1 положение колпачка можно регулировать по высоте, в исполнении 2 регулирование невозможно, и нижние кромки прорезей в этом случае упираются в полотно тарелки.

Тарелка работает следующим образом. Поступающая жидкость заполняет тарелку на высоту, определяемую сливной перегородкой 3, при этом прорези колпачков должны быть погружены в жидкость. Пар проходит через паровые патрубки, щели колпачков и барботирует сквозь слой жидкости. Газ и жидкость взаимодействуют в перекрестном токе: жидкость движется по тарелке от переливного кармана к сливной перегородке и далее на расположенную ниже тарелку, а газ — вверх по оси колонны.

Колпачковые тарелки можно изготовлять из чугуна, меди, керамики, углеграфита, пластмасс и др.

Тарелки с капсульными колпачками имеют относительно высокий КПД (0,75—0,80) и работают в широком диапазоне производительностей по газу. Их можно использовать при нестабильных нагрузках по жидкости и пару. Для этих тарелок гидравлическое сопротивление, зависящее от глубины погружения колпачка, не превышает 1 кПа. К недостаткам этих тарелок следует прежде всего отнести значительные металлоемкость и трудоемкость изготовления.