НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Оценка конструкций тарелок

Оценивая конструкции тарелок анализируют следующие показатели:

• производительность;
• гидравлическое сопротивление Δр;
• эффективность η при разной рабочей производительности;
• интервал производительности в условиях приемлемо высокой эффективности;
• сопротивление единичной теоретической тарелки (Δр/η) при разной рабочей производительности;
• возможность устойчивого функционирования на средах, способных к полимеризации, формированию инкрустаций и т.п.;
• конструктивную простоту, которая проявляется в трудоемкости производства, установки, ремонтопригодности;
• металлоемкость.

Преимущественно для оценки конструкции тарелок определяющее значение имеют первые четыре характеристики.

Важный показатель тарелки - интервал рабочих нагрузок:

Чем большее значение имеет величина n, тем более широкий интервал нагрузок по жидкости и пару допустим в условиях функционирования колонного аппарата с определенным типом тарельчатых устройств.

На рисунке справа показана область стабильного функционирования контактных тарельчатых устройств с переливами. Наибольшая допустимая скорость паровой фазы в колонне (линия ВС) зависит от величины допустимого уноса жидкой фазы, принимаемой обычно равной 10%. Линией AD определяются наименьшие допустимые скорости паровой фазы, которые соответствуют 10 % провалу жидкости. Справа область стабильного функционирования ограничена линией CD, соответствующей наибольшим нагрузкам по жидкой фазе, которая соответствует 85 % режима «захлебывания». Линия АВ показывает наименьшие нагрузки по жидкой фазе, при которых на контактном устройстве обеспечивается стабильный барботажный слой и не происходит «проскока» пара. Нагрузки по паровой и жидкой фазе, которым соответствуют координата любой произвольной точки в границах области, гарантируют устойчивое функционирование колонного аппарата.

Область устойчивой работы тарелки с переливными устройствами

Линия ОМ, которая соединяет рабочую точку N с началом системы координат, носит название рабочей линией процесса. Точки пересечения рабочей линии ОМ с прямыми, которые ограничивают область стабильной работы тарелки, дают возможность определить наибольшую и наименьшую допустимую скорость паровой фазы в колонном аппарате.

Построение области стабильной работы контактного устройства является одной из ключевых стадий гидравлического расчета тарелки. В методиках инженерных расчетов применяются эмпирические зависимости, чтобы построить область стабильного функционирования, полученные при анализе контактных устройств на опытных стендах и модельных установках.

Ниже указаны усредненные значения рабочего диапазона производительностей n для тарелок некоторых типов:

Так как показатель эффективности η определяется изменением величины скорости паров W, значимой характеристикой функционирования контактной тарелки считается диапазон её эффективной эксплуатации:

На рисунке слева показаны типичные кривые зависимости η от W для распространенных типов контактных тарелок. У контактных устройств барботажного типа с переливами зависимость η от W соответствует кривой 1, т. е. эффективность почти не меняется в широком диапазоне вариативности нагрузок (обычно nэф > 3. Кривая 2 типична для контактных устройств с барботажным режимом функционирования в начале рабочего интервала и прямоточным перемещением фаз в его конце, включая барботажные тарелки провального типа. В данном случае большой рабочий диапазона обусловлен существенным снижением эффективности тарелки в сравнении с наибольшим возможным значением. Кривая 3 типична для контактных устрйоств с прямоточным перемещением фаз, котоыре имеют наибольшую эффективность в области высоких скоростей паровой фазы. В таком случае широкий интервал рабочих нагрузок достижим при сравнительно не высокой эффективности.

Кривые зависимости эффективности работы тарелки η от скорости пара (газа) для тарелок с переливными устройствами: 1 - барботажная; 2 - барботажно-прямоточная; 3 - прямоточная (струйная)

Задача при проектировании достигнуть рабочей нагрузки колонного аппарата вблизи максимального значения его эффективности может стать причиной того, что в режиме фактической эксплуатации, даже имея современные системы автоматизации, колонна окажется не в состоянии обеспечить требуемую четкость фракционирования или производительность.