Тарелки с S – образными элементами
Конструкция тарелки состоит из элементов, расположенных так, что вертикальная часть одного элемента заходит за вертикальную часть другого элемента, образуя параллельные каналы (рисунок 3.20). Каждый S–образный элемент имеет паровую секцию 1, на вертикальной стороне которой нанесены трапециевидные прорези (см. рисунок 3.20), и жидкостную секцию 2. Слой жидкости движется сплошным потоком по тарелке в направлении к сливу, проходя над S–образными элементами и переливаясь через них. Пары проходят через прорези S–образных элементов, барботируют сквозь жидкость и способствуют ее движению по тарелке. Паровая секция 1 S–образного элемента с торцов закрыта заглушками 3 для исключения выхода пара через торцы. Для повышения устойчивости формы по длине элемента приваривают ребра жесткости (поперечные перегородки 4).
1-паровая секция; 2-жидкостная секция; 3-заглушка; 4-перегородка
Рисунок 3.20 – S–образный элемент
Жидкостные секции образуют основание тарелки, а паровые секции служат «колпачками», т.е. эти секции являются одновременно конструктивными элементами, выполняющими определенную функцию.
Общий вид тарелки с S–образными элементами изображен на рисунке 3.21. За рубежом такая тарелка называется тарелкой типа «Юнифлакс». S–образные элементы крепят болтами к кольцу, приваренному к корпусу колонны, а у тарелок больших диаметров – к опорным балкам. S–образные элементы расположены от одной до другой стенки аппарата, что уменьшает неиспользуемую поверхность тарелки по сравнению с колпачковыми тарелками (у последних возле стенки аппарата остается неиспользованная площадь, на которой невозможно установить колпачок). Простота конструкции тарелки позволяет быстро собрать и разобрать ее.
Тарелки с S–образными элементами применяют в колоннах атмосферных, отпарных, работающих под давлением, абсорбционных установок, на установках крекинга и ГФУ. Их не рекомендуется использовать в вакуумных колоннах. Эти тарелки удовлетворительно работают при значительном изменении массы потоков по высоте колонны, выдерживают большие нагрузки по жидкости, так как пары выходят из прорезей S–образного элемента в направлении движения жидкости и проталкивают ее в направлении слива.
Живое сечение тарелок из S–образных элементов (по нормали ГОСТ 26-536 – 78) составляет 9…11%, зеркало барботажа 30…60%. Однопоточные тарелки рекомендованы для колонн диаметром 1…4 м; для колонн более 4 м применяют двух- и четырехпоточные тарелки.
Профиль сечения S–образного элемента имеет повышенную жесткость, что позволяет выполнить S–образные элементы с небольшой толщиной стенки.
Рисунок 3.21 – Тарелка с S–образными элементами
При диаметре до 4 м тарелки с S–образными элементами имеют безбалочную конструкцию. При больших диаметрах в конструкции предусматривают центральную двутавровую балку высотой, равной расстоянию между тарелками; на верхнюю и нижнюю полки этой балки опирают элементы двух соседних тарелок.
Заготовку для S–образных элементов получают прокаткой на металлургическом заводе [4].
Разработаны конструкции тарелок с S-образными элементами, снабженные либо отбойниками, либо прямоточными клапанами.
Установка наклонных отбойников над S–образными элементами позволяет увеличить производительность, диапазон рабочих нагрузок и эффективность при больших скоростях пара (рисунок 3.22,а) [2].
Применение более мелких элементов S–образного профиля дает возможность расширить диапазон рабочих нагрузок примерно на 10% и на столько же увеличить максимальную эффективность по сравнению с тарелкой из стандартных S–образных элементов. Диапазон рабочих нагрузок тарелок с отбойниками равен примерно 3, а по производительности и эффективности они идентичны струйным тарелкам с вертикальными перегородками, для которых α=40˚ и hω=50 мм.
. Для расширения рабочего предела нагрузок и повышения производительности стандартных S–образных тарелок они были снабжены прямоугольными прямоточного типа клапанами (TSK), размещенными на верхней площадке S–образного элемента (рисунок 3.22,б). Их производительность и эффективность примерно на 10% выше, чем у клапанной прямоточной тарелки [2].
1 – корпус колонны; 2 – переливное устройство; 3 – гидравлический затвор; 4 - S–образный элемент; 5 – отбойник; 6 – лопатка отбойника;
7 – клапан прямоточный.
Рисунок 3.22 – Тарелка из S–образных элементов с отбойниками (а) и с прямоточными клапанами (б)