В нефтегазопереработке и нефтехимии широко используются колонные аппараты, имеющие контактные устройства, на которых реализуют различные способы взаимодействия фаз. Наиболее распространены насадочные и тарельчатые колонны, причем каждый тип имеет свою область применения. Насадочные колонны применяют, если требуется невысокое гидравлическое сопротивление по газовому потоку, так как перемещение газа через колонный аппарат требует энергетических затрат.
Гидравлическое сопротивление – это то сопротивление, которое возникает при течении жидкости вследствие трения ее условных частиц между собой или стенками сосуда.
Основные сопротивления прохождения паров возникают на входе и выходе из паровых патрубков и через прорези колпачков (местные сопротивления). Следует также учитывать потери на преодоление гидростатического давления столба жидкости на каждой тарелке.
Величина гидравлического сопротивления колонных аппаратов влияет на технологический режим работы аппарата.
В данной работе проводились испытания колонного аппарата с колпачковыми тарелками. Целью исследования являлось определение зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне. Так как на преодоление этого сопротивления расходуется энергия движущейся жидкости, необходимо знать и понимать, с помощью каких факторов можно снизить гидравлическое сопротивление.
В исследуемой лабораторной установке представлена колпачковая тарелка, которая отличается устройством рабочей части расположенными на ней колпачками, обеспечивающими диспергирование газа в слое жидкости. Газ, проходя через патрубки, претерпевает сужение, затем поворот на 180°, проходит по кольцевому пространству между патрубком и собственно колпачком и выходит через многочисленные щели. Конструкцию характеризует существенное гидравлическое сопротивление газовому потоку.
Патрубок совместно с колпачком образуют гидрозатвор для жидкости. Протекание жидкости через колпачковое устройство не происходит. Это отличительная особенность, присущая колпачковым тарелкам.
Рисунок 1. Устройство тарельчатой колонны
1 – тарельчатая колонна; 2 – воздуходувка;
3 – измеритель расхода воздуха; 4 – измеритель расхода воды;
5 – брызгоотбойник; 6 – гидрозатвор;
7а и 7б – дифманометры; 8 – ступенчатый переключатель.
Гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн зависит от конструкции тарелки, но независимо от типа тарелки оно складывается из сопротивления сухой тарелки, сопротивления, вызываемого силами поверхностного натяжения и статического сопротивления слоя жидкости на тарелке.
В результате проведенных расчетов построили график зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.
График 1. График зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне
Проведя анализ полученных данных, следует сделать вывод о том, что зависимость имеет линейную форму, то есть с увеличением скорости потока газовой фазы гидравлическое сопротивление возрастает, что влечет за собой существенные энергозатраты. Следовательно, для их снижения необходимо контролировать скорость движения газового потока для поддержания оптимального гидравлического режима работы аппарата.
Список литературы
- Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы иаппараты химической и нефтехимической технологии. – М.: Химия, 1987.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд. – М.: Химия, 1973.
- Дытнерский Ю.И. Процессы и аппаратыхимической технологии. Ч. 2. Массообменные процессы и аппараты. – М.: Химия, 1995.
- Стабников В.Н. Расчет и конструированиеконтактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. – Киев: Техника, 1970.
