Тарельчатые колонны: принцип действия, требования, классификация

28.03.2019

Важнейшим процессом во многих отраслях промышленности является ректификация – многократное испарение и конденсация вещества, в ходе которых исходная субстанция разделяется на два или несколько компонентов.

Особенное значение ей придается в тех областях химической технологии, где необходимо выделение компонентов в чистом виде.

Для получения веществ высокой чистоты широко применяется колонное оборудование. Оно действует следующим образом: исходная смесь подается сверху и стекает вниз под нагревом. При этом компоненты, имеющие более низкую температуру кипения, испаряются и поднимаются вверх в виде пара. Компоненты с более высокой температурой кипения остаются в жидком состоянии и скапливаются на дне аппарата.

Принцип действия и описание тарельчатых колонн

Наиболее распространенным видом колонного оборудования являются тарельчатые колонны. Это оборудование находит применение практически во всех отраслях промышленности благодаря их высокой эффективности, универсальности и простоте обслуживания.

Тарельчатыми называют аппараты, в которых внутреннее устройство рабочей зоны оснащено так называемыми тарелками – барботажными устройствами, на их поверхности происходит взаимодействие пара с жидкостью. Тарелки обеспечивают массообменный процесс, при котором переход компонента из одной фазы в другую происходит в результате непосредственного контакта между рабочими средами.

Стандартные тарельчатые колонны выпускают различного диаметра – от 400 мм до 12 метров. По индивидуальным заказам могут быть изготовлены промышленные ректификационные колонны диаметром до 16 метров, а высота может достигать 90 метров. На высоту колонны влияет количество тарелок и расстояние между ними. Чем больше диаметр тарелок, тем больше расстояние между ними.

Основные требования к тарелкам:

  • высокий К.П.Д., т.е. обеспечение хорошего контакта между жидкостью и паром;
  • малое гидравлическое сопротивление;
  • способность к устойчивой работе при значительном колебании расходов пара и жидкости;
  • простота конструкции;
  • небольшой вес;
  • удобство в эксплуатации;
  • индифферентность к различным осадкам и отложениям.

Материалом изготовления данных аппаратов чаще всего выбирают углеродистую и кислотостойкую сталь, но они изготавливаются также из чугуна, различных сплавов и др.

Разновидности тарелок

В зависимости от того, какие требования предъявляются к ректификационной колонне, а также специфики производственного процесса, тарелки могут иметь различную конструкцию.

Наиболее распространенными являются следующие типы:

  • колпачковые;
  • ситчатые;
  • клапанные;

Колпачковые тарелки считаются наиболее сложным, металлоемким и дорогостоящим видом. Но при этом они находят широкое применение, так как менее устойчивы к загрязнениям и обладают более широким интервалом рабочих скоростей газа и более высоким интервалом устойчивой работы, чем другие типы. Кроме того, площадь поверхности контакта фаз в барботажном слое больше, даже при низком расходе газа жидкость не стекает через отверстия. Отсутствует жесткое ограничение по минимальному расходу жидкости.

Ситчатые тарелки используют главным образом в колоннах малого диаметра, поскольку при диаметрах свыше 2,5 метра жидкость на тарелке распределяется неравномерно. Эти элементы просты в конструкции и эффективны, но обладают высокой чувствительностью к осадкам и отложениям, забивающим отверстия. Их эксплуатацию осложняет также необходимость точного регулирования заданного режима.

Главные преимущества клапанных тарелок: они имеют сравнительно высокую пропускную способность по газу, гидродинамически устойчивы, обеспечивают постоянную высокую эффективность в широком интервале нагрузок по газу.

За большую производительность и простоту конструкции достаточно востребованы также пластинчатые и чешуйчатые тарелки. Но при этом условия конкретного производства могут потребовать заказа колонны и с другими типами тарелок. Специализированные предприятия готовы изготовить колонное оборудование любого вида.

Вернуться обратно
ОПУБЛИКОВАТЬ В СОЦ.СЕТЯХ