Эксплуатация теплообменников с компенсацией температурных напряжений.

а)Теплообменники с плавающей головкой. К числу недостатков данного аппарата можно отнести возможную разгерметизацию узла соединения труб с трубной решеткой под действием изгибающих моментов, возникающего под действием большого веса труб с рабочей средой. Недостаток - плавающая головка находится в среде одного из потоков, крепежные детали при этом могут испытывать температурные деформации, что может привести к разгерметизации узла.

б). Эксплуатация теплообменников с У-образными трубами. В аппаратах данного типа обеспечивается полная компенсация температурного напряжения. Поэтому температурные деформации при работе этих аппаратов не возникают. Работа аппаратов данной конструкции затруднена в связи с плохой очисткой внутренней поверхности труб, в связи с их изгибом, Поэтому не следует подавать в трубы загрязненную жидкость или же среды, дающей отложения.

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводятся обычно в колонных аппаратах.

Процесс ректификации осуществляется путем многократного контакта между неравновесными жидкой и паровой фазами, движущимися в аппарате навстречу друг к другу

Ректификационные колонны работают обычно при атмосферном или небольшим избыточным давлением. Ограниченное применение находят вакуумные колонны и колонны, работающие при повышенном давлении. Ректификацию под вакуумом применяют в том случае, когда хотят снизить температуру в колонне, что бывает необходимо при разделении компонентов с высокой температурой кипения или веществ, нестойких при высокой температуре. Ректификацию под повышенным давлением используют для разделения сжиженных газов и легколетучих жидкостей.

Ректификационные колонны можно подразделить на простые и сложные.

Простые предназначены для разделения бинарных смесей, а сложные для разделения многокомпонентных смесей. В простых колоннах продукты отводят сверху и снизу, а в сложных колоннах верхние и нижние продукты получают в виде готовых продуктов, а также в виде новых фракций, отбираемых по высоте колонн с определенных тарелок. Сложные колонны работают совместно с отпарными колоннами называемыми стриппингами. Обычно это колонна малого диаметра по сравнению с основной, устанавливается рядом с основной ректификационной колонной.

Необходимые фракции, отбираемые по высоте сложной ректификационной колонны, направляются в соответствующую стриппинговую секцию и затем возвращаются обратно в колонну в виде бокового орошения. Продукты разгонки отбираются из стриппинговой колонны.

Абсорбераминазывают аппараты, в которых протекает процесс абсорбции. По способу создания поверхности контакта жидкости с паром абсорберы делят на аппараты поверхностного типа, насадочные, барботажные (тарельчатые) и механические.

Наиболее широко для абсорбции применяют насадочные колонны, сравнительно простые по конструкции. Это полые цилиндрические аппараты, в которые загружают насадочные тела различной формы, обеспечивающие развитую поверхность контакта между жидкостью и газом. Газ подводят снизу под слой насадки, а жидкость подается на насадку, при этом обеспечивается противоток между жидкостью и газом.

Насадочные абсорберы хорошо работают при обильном и равномерном орошении, поэтому оросительные устройства являются одним из важных узлов колонны.

В последнее время освоены плоскопараллельные и сотовые насадки, состоящие из вертикально установленных пластин или сотовых элементов, обеспечивающих хороший контакт между жидкостью и газом и в то же время имеющие малое гидравлическое сопротивление.

Абсорберы и десорберы представляют собой вертикальные колонные аппараты с тарелками или насадками. Они похожи на ректификационную колонну, но отличаются наличием глухой тарелки

. С этой тарелки осуществляются съем жидкости, а под тарелку подают газовый поток.

Десорберыпредставляют собой вертикальные колонные аппараты с тарелками или насадками. Они похожи на ректификационную колонну, но отличаются наличием глухой тарелки. С этой тарелки осуществляются съем жидкости, а под тарелку подают газовый поток.

Наибольшее распространенные тарельчатые колонны — верти­кальные цилиндрические сосуды, внутри которых расположены поперечные перегородки — барботажные тарелки. Каждая та­релка — это ступень контакта между поднимающимися газами (парами) и стекающей жидкостью. Степень извлечения компо­нентов из газа, четкость разделения углеводородов, а также отпарка поглощенных компонентов из жидкости зависит от числа ступеней контакта и от того, насколько хороший контакт обеспечивает конструкция тарелок.

К тарелкам ректификационных и абсорбционных колонн предъявляются следующие требования: они должны обеспечивать хороший контакт между жидкостью и паром, обладать малым гидравлическим сопротивлением, устойчиво работать при значительном колебании расходов пара и жидкости. Тарелки должны быть просты по конструкции, удобны в эксплуатации, иметь малую массу.

По типу контактных элементов тарелки разделяются на тарелки колпачковые, из S-образных элементов, клапанные, ситчатые, решетчатые, чешуйчатые, язычковые и др.

Тарелки S - образных элементовпредназначены для создания возможно лучшего контакта между паром и жидкостью и поэтому должны иметь развитую поверхность контакта. Основными преимуществами тарелок этого типа являются:

большая жесткость профиля, что позволяет изготовлять S- образные элементы из листовой стали малой толщины - 2,5 - 3,0 мм; малый удельный расход металла; малая трудоемкость работ по изготовлению, монтажу и ремонту; возможность применения тарелок без промежуточных опор в аппаратах диаметром до 4 м; незначительная чувствительность к неравномерности загрузки и допустимость значительных перегрузок режимного характера.

К недостаткам тарелок этого типа следует отнести:

малое живое сечение колонны (11-12 % от общего сечения); значительное сопротивление прохождению паров, что делает нежелательным их применение для колонн, работающих под вакуумом; чувствительность к загрязнениям и осадкам при переработке загрязненных или полимеризующихся продуктов.

Клапанные тарелкипредставляют собой цельные или собранные из нескольких секций диски, в которых имеются продолговатые щели или круглые отверстия. Щели прикрываются пластинчатыми клапанами, а отверстия - круглыми. В отличие от тарелок, работающих в статическом режиме, т. е. при неизменном расстоянии между конструктивными элементами, клапанные тарелки работают в динамическом режиме. Благодаря простоте конструкции, малой массе и устойчивой работе клапанные тарелки являются весьма перспективной конструкцией. Они менее склонны к загрязнениям, но загрязнения и коксоотложения могут нарушить их работу, так как в результате закоксовывания, клапана “прихватываются” и перестают работать в динамическом режиме. широкий диапазон изменения нагрузки по пару.

Клапанные тарелки обладают еще такими преимуществами перед колпачковыми тарелками, как:

- равномерное распределение пара по площади тарелки;

- малая масса;

- простота конструкции.

Все это делает применение клапанных тарелок перспектив­ным. Клапаны изготовляют штамповкой из листового металла толщиной 2—3 мм. Клапанные тарелки имеют сливные устрой­ства того же типа, что колпачковые и ситчатые.

Ситчатаятарелкапредставляет собой плоский перфорированный лист со сливными устройствами с круглыми или щелевидными отверстиями диаметром (шириной) 3 - 4 мм и более, t = (3-5) d. Суммарная площадь отверстий в зависимости от производительности по пару составляет от 8 до 30 % от площади сечения колонны. Скорость пара в отверстиях ситчатых тарелок принимают 10 - 12 м/сек.

Ситчатые тарелки с отбойными элементами. Полотно тарелки выполняют из просечно-вытяжных листов. Направление просечки совпадает с направлением движения жидкости. Над полотном тарелки поперек потока жидкости с шагом 200 мм и углом наклона 60о к полотну устанавливают отбойные элементы из просечно-вытяжного листа высотой 150 мм на расстоянии 40 мм от полотна тарелки. Ситчатые тарелки с отбойными элементами имеют высокую производительность по пару, низкое гидравлическое сопротивление; их применяют наряду с клапанными тарелками в вакуумных колоннах.

Направление просечки отбойных элементов ориентировано так, что газожидкостный поток, попадая на них, отбрасывается вниз к полотну. Отбойные элементы организуют зону контакта фаз, способствуют сепарации жидкости и снижают ее унос.

Разновидностью ситчатых тарелок являются решетчатые провальные тарелки, в которых отсутствуют переливные патрубки и жидкость стекает в отверстия в решетке навстречу парам.

В решетчатых провальных тарелках (рис.10.16.) отсутствуют переточные перегородки. Жидкость и газы (пары) противото­ком проходят через одни и те же отверстия (щели шириной 3—4 мм), поэтому уровень на всей площади одинаков. Реко­мендуемая высота слоя жидкости на тарелке 30 мм.

Пропускная способность решетчатых тарелок выше, чем колпачковых. При малых скоростях газового (парового) потока эффективность контакта между фазами сильно снижается.

При увеличении поточности тарелки (рис. 10.3.) расход жид­кости и градиент уменьшаются, допустимая максимальная скорость паров возрастает, однако рабочая площадь тарелки уменьшается. При сдаче колонны колпачковые тарелки испы­тывают на барботаж. После закрытия люка той части колонны, которая находится ниже испытуемой тарелки, последнюю тарелку заливают водой. Снизу в колонну подается под небольшим давле­нием воздух от вентилятора или компрессора. При правильной сборке тарелки воздух должен равномерно барботировать по всему сечению. Если воздух проходит неравномерно, тарелка собрана неправильно: допущен уклон в какую-либо сторону или колпачки опущены неравномерно или перекошены. Испы­тания тарелки продолжают после устранения ошибок в сборке. Эти операции (испытание и устранение неполадок и неплотно­стей) продолжают до тех пор, пока не будет достигнуто равно­мерное барботирование воздуха по всему сечению тарелки и устранены все пропуски воздуха помимо прорезей колпачков.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: