Классификация ректификационных колонн и их контактных устройств
Применяемые в нефте- и газопереработке ректификационные колонны подразделяются: 1) по назначению для:
- атмосферной и вакуумной перегонки нефти и мазута;
- вторичной перегонки бензина;
- стабилизации нефти, газоконденсатов, нестабильных бензинов;
- фракционирования нефтезаводских, нефтяных и природных газов;
- отгонки растворителей в процессах очистки масел;
- разделения продуктов термодеструктивных и каталитических процессов переработки нефтяного сырья и газов и т.д.;
2) по способу межступенчатой передачи жидкости:
- с переточными устройствами (с одним, двумя или более);
- без проточных устройств провального типа;
3) по способу организации контакта парогазовой и жидкой фаз:
- тарельчатые;
- насадочные;
- роторные.
По типу применяемых контактных устройств наибольшее распространение получили тарельчатые, а также насадочные ректификационные колонны.
В ректификационных колоннах применяются сотни различных конструкций контактных устройств.
Тарельчатые контактные устройства подразделяются:по способу организации относительного движения потоков котактирующих фаз на противоточные, прямоточные, перекрестноточные и перекрестнопрямоточные;
Противоточные тарелки характеризуются высокой производительностью по жидкости, простотой конструкции и малой металлоемкостью. Основной их недостаток - низкая эффективность и узкий диапазон устойчивой работы, неравномерное распределение потоков по сечению колонны, что существенно ограничивает их применение.
Прямоточные тарелки отличаются повышенной производительностью, но умеренной эффективностью разделения и повышенным гидравлическим сопротивлением и трудоемкостью изготовления, предпочтительны для применения в процессах разделения под давлением.
К перекрестноточным типам тарелок, получившим в современной технологии переработки нефти и газа преимущественное применение, относятся:
1) тарелки с нерегулируемым сечением контактирующих фаз следующих конструкций.
2) тарелки с регулируемым сечением следующих конструкций
Перекрестноточные тарелки характеризуются в целом (за исключением ситчатых) наибольшей разделительной способностью, поскольку время пребывания жидкости на них наибольшее по сравнению с другими типами тарелок. К недостаткам колпачковых тарелок следует отнести низкую удельную производительность, относительно высокое гидравлическое сопротивление, большую металлоемкость, сложность и высокую стоимость изготовления.
Следует отметить, что универсальных конструкций тарелок, эффективно работающих «всегда и везде», не существует. При выборе конкретного типа тарелок из множества альтернативных вариантов следует отдать предпочтение той конструкции, основные (не обязательно все) показатели эффективности которой в наибольшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым исходя из функционального назначения ректификационных колонн. Так, в вакуумных колоннах предпочтительно применение контактных устройств, имеющих как можно меньше гидравлическое сопротивление.
Насадочные колонны применяются преимущественно в малотоннажных производствах и при необходимости проведения массообменных процессов с малы перепадом давления.
При нормальной эксплуатации насадочных колонн массообмен происходит в основном в пленочном режиме на смоченной жидкостью поверхности насадок. Естественно, чем больше удельная поверхность насадки, тем эффективнее массообменный процесс. Однако насадки с высокой удельной поверхностью характеризуются повышенным гидравлическим сопротивлением. В химической промышленности и нефтегазопереработке применяют разнообразные по форме и размерам насадки, изготавливаемые из различных материалов (керамика, фарфор, сталь, пластмассы и др.)
Рис.4.10.
Типы насадок: кольца: а- Рашига; б - Лессинга; в - Палля; седла: г - Берля; д - «Инталлокс»; сетчатые и из перфорированного металлического листа: е - «Спрейпак»; ж - Зульцер; з - Гудлоу; и - складчатый кубик; к - Перформ-Грид
Основной недостаток нерегулярных (насыпных) насадок, ограничивающий их применение в крупнотоннажных производствах, -неравномерность распределения контактирующих потоков по сечению аппарата. Регулярные насадки, изготавливаемые из сетки, перфорированного металлического листа, многослойных сеток и т.д., обеспечивают более однородное, по сравнению с традиционными насадками из колец и седел, распределение жидкости и пара (газа) в колоннах. Кроме того, они обладают исключительно важным достоинством, таким, как низкое гидравлическое сопротивление.
По этому показателю они значительно превосходят любой из известных типов тарельчатых контактных устройств. В этой связи в последние годы за рубежом и в нашей стране начаты широкие научно-исследовательские работы по разработке самых эффективных и перспективных конструкций регулярных насадок и широкому применению их в крупнотоннажных производствах, в том числе в таких процессах нефтепереработки, как вакуумная и глубоковакуумная перегонка мазутов. На НПЗ ряда развитых капиталистических стран вакуумные колонны установок перегонки нефти в настоящее время оснащены регулярными насадками, что позволяет обеспечить глубокий вакуум в колоннах и существенно увеличить отбор вакуумного газойля и достичь температуры конца кипения до 600 °С.
Дата добавления: 2015-08-11; просмотров: 5463;