Тарелки клапанные

Клапанные тарелки являются устройством с переменным проходным сечением для газа (пара), которое меняется с изменением нагрузки колонны по газу.

Клапаны представляют собой крышки разнообразной конструкции, прикрывающие отверстия на тарелке под действием собственного веса. При увеличении нагрузки колонны по газу клапан поднимается и свободное сечение для прохода газа возрастает.

Клапанные тарелки изготавливают с дисковыми и прямоугольными клапанами.

Диаметр дисковых клапанов обычно составляет 40…50 мм; диаметр отверстия под клапаном в полотне тарелки 30…40 мм, высота подъема клапана 6…8 мм. При этом площадь проходного сечения щели между полотном тарелки и пластиной клапана при его полном подъеме немного меньше площади отверстия под клапаном. В нижнем положении клапан опирается на выступы, которые получают обычно просечкой и отгибанием краев пластины клапана так, чтобы между пластиной и полотном тарелки оставался зазор 0,5…1,5 мм. Это позволяет исключить влияние сил поверхностного натяжения на работу клапана.

а – типа «Глитч»; б – типа «Флекситрей»

Рисунок 3.23 – Конструкции клапанов

Для ориентирования при движении клапан снабжен направляющими. Применяют клапаны (рисунок 3.23) с нижними направляющими (клапаны типа «Глитч») и направляющими, установленными на полотне тарелки (клапаны типа «Флекситрей»). Клапаны располагают рядами в шахматном порядке к направлению потока жидкости.

В колоннах применяют балластные клапанные тарелки, которые благодаря более равномерной работе имеют улучшенные показатели. Клапаны таких тарелок могут иметь индивидуальный и групповой балласт. При работе таких устройств вначале поднимается пластина 1 клапана (рисунок 3.24), затем она упирается в балласт 2 и поднимается вместе с балластом.

Клапанные тарелки благодаря регулируемому сечению обеспечивают высокую эффективность в сравнительно широком диапазоне нагрузок. Они менее склонны к загрязнениям, но коксоотложения могут нарушать их работу [12].

1-пластина; 2-балласт

Рисунок 3.24 – Балластный клапанная

В отечественной практике широко применяют прямоточные тарелки с дисковыми клапанами [4,10,12]. Клапан такой конструкции (рисунок 3.25) имеет три направляющие, расположенные в плане под углом 120^о , две из которых имеют большие вес и длину. При работе с возрастающей скоростью паров сначала поднимается легкая часть клапана, обращенная против потока жидкости, а затем клапан принимает положение, при котором пары выходят в направлении движения жидкости. Короткая ножка клапана расположена в вырезе на кромке отверстия полотна тарелки, что обеспечивает заданное положение клапана в плане при его подъеме.

а – малая нагрузка; б – средняя; в – большая

Рисунок 3.25 - Схема работы клапана прямоточной тарелки стандартной конструкции при нагрузках по парам

На рисунке 3.26 показана конструкция прямоточной клапанной тарелки с L - образным клапаном.

1-отверстие на тарелке; 2-клапан;3-скоба

Рисунок 3.26 - Конструкция тарелки с L- образными клапанами

Тарелка имеет прорези прямоугольной формы, которые перекрываются L -образными пластинчатыми клапанами, удерживаемыми скобами. В нерабочих условиях клапан под действием собственного веса закрывает прорезь (рисунок 3.26, а), в рабочих условиях поток пара заставляет приподняться более легкую часть клапана (рисунок 3.26, б), пар проходит в образовавшуюся щель и контактирует с жидкостью на тарелке, инжектируя ее в направлении движения к сливному стакану или сегменту. При дальнейшем возрастании нагрузки по газу клапан полностью поднимается.

Степень открытия клапанов (k) от скорости пара находится в следующей зависимости:

Скорость пара (от максимальной), % Степень открытия клапана k, %

10 О

25 40

50 80

100 100

Клапаны прямоточной тарелки с групповым балластом показаны на рисунке 3.27.

1 – полотно; 2 – клапан; 3 – балласт

Рисунок 3.27 Клапаны прямоточной тарелки с групповым балластом

Стандартом предусмотрены тарелки однопоточные (рисунок 3.28) диаметром 1000…4000 мм, двухпоточные (рисунок 3.29) диаметром 1400…9000 мм и четырехпоточные – 3200…5500 мм. Тарелки выполняют разборными. Тарелку любого из этих диаметров можно изготовить в трех вариантах с шагом между рядами клапанов 50, 75 и 100 мм, что предопределяет различное число клапанов и соответственно разную площадь свободного сечения тарелки. Кроме того, для каждого из этих вариантов предусмотрены две модификации тарелок, отличающиеся площадями слива. При больших диаметрах (7000….9000 мм) две смежные по высоте тарелки опираются на общую центральную балку и каждая тарелка имеет боковые балки.

Клапанные прямоточные тарелки типа ТКП применяют в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности при атмосферном или повышенном давлении, изменяющихся нагрузках по пару (газу) и жидкости, а также при повышенных требованиях к качеству и четкости разделения смеси.

Конструктивные особенности клапанных тарелок позволяют сохранять высокую интенсивность массопередачи почти во всем допустимом интервале изменения нагрузок колонны при приблизительном постоянстве сопротивления тарелок.

Рисунок 3.28 Рисунок 3.29

Клапанная тарелка типа ТКП Двухпоточная тарелка типа ТКП