Основы выбора типа тарелок

Тип тарелки выбирают в зависимости от нагрузок по пару и жидкости и их соотношения, физических свойств пара и жидкости и требуемой четкости разделения. Кроме того, необходимо учитывать следующие факторы: диапазон изменения нагрузок по пару и жидкости; ограничения на допустимое гидравлическое сопротивление тарелки; склонность к пенообразованию и образованию отложений, забивающих тарелку; термостойкость и агрессивность среды.

Рекомендации на применению тарелок различного типа приведены ниже [4].

Тарелки колпачковые (ОСТ 26-01-66 – 86) рекомендуется применять в процессах, протекающих при избыточном и атмосферном давлении, а также при неглубоком вакууме с нестабильными нагрузками по газу и жидкости. Диапазон устойчивой работы колонных аппаратов с колпачковыми тарелками 4,5.

Тарелки ситчатые, ситчато-клапанные, клапанные (ОСТ 26-01-108 – 85):

-тарелки ситчатые применяются в процессах со стабильными нагрузками по газу и жидкости при любых давлениях. Диапазон устойчивой работы тарелок 2;

-тарелки ситчато-клапанные применяются в процессах, протекающих преимущественно под вакуумом и при атмосферном давлении. Диапазон устойчивой работы тарелок 3 – 3,5;

-тарелки клапанные применяются в процессах, протекающих преимущественно при атмосферном и повышенном давлении. Диапазон устойчивой работы тарелок 3,5.

Тарелки жалюзийно-клапанные (ОСТ 26-01-417 – 85) с жалюзийно-клапанными элементами рекомендуется применять в процессах, протекающих при избыточном и атмосферном давлении с нагрузкой по жидкости до 120 м (м ч). Диапазон устойчивой работы жалюзийно-клапанных тарелок 4,5.

Тарелки решетчатые (ОСТ 26-675 – 78 и ОСТ 26-02-2055 – 79) с решетчатыми полотнами применяют в процессах со стабильными нагрузками по пару и жидкости при переработке суспензий, жидкостей, склонных к выделению осадков, и полимеризующихся жидкостей.

Тарелки клапанные прямоточные (ОСТ 26-02-1401 – 76 и ОСТ 26-02-1402 – 79) применяются в процессах, протекающих как под вакуумом, так и под давлением; обладают большим диапазоном эффективной работы в самых разнообразных режимах от барботажного в перекрестном движении фаз до струйного прямоточного, реализуемого на струйных тарелках.

Тарелки ситчатые с отбойными элементами однопоточные и двухпоточные (ОСТ 26-02-2054 – 79) применяются преимущественно для вакуумных процессов разделения, а также для процессов, в которых лимитируется гидравлическое сопротивление. Для тарелок этого типа характерно малое среднее время пребывания жидкости на тарелках, что важно для процессов с реакциями полимеризации. Высокие скорости фаз и дисперсность жидкости препятствуют загрязнению тарелок и способствуют стабильности работы в процессе эксплуатации. Диапазон устойчивой работы от 2,2 до 3,2.

Тарелки S-образно-клапанные однопоточные и двухпоточные (ОСТ 26-02-536 – 78) обеспечивают высокую производительность и эффективность; применяются в процессах, в которых гидравлическое сопротивление не является определяющим. Диапазон устойчивой работы 3.

Тарелки клапанные балластные (ОСТ 26-02-2061 – 80) применяются в процессах, протекающих под вакуумом. Тарелки этого типа обладают всеми преимуществами прямоточных тарелок, имеют больший диапазон устойчивой работы и, при прочих равных условиях, меньшее гидравлическое сопротивление (в среднем на 25%).

Ниже приведены примеры условного обозначения тарелок различного типа.

Пример условного обозначения колпачковой тарелки колонного аппарата диаметром 400 мм, высотой сливного патрубка 280 мм, с колпачками исполнения 1, высотой прорези колпачка 20 мм, изготовленной из стали 08Х13:

Тарелка 400-280-1-20-08Х13 ОСТ 26-01-66-81.

То же с колпачками исполнения 2, величиной зазора к=5 мм, из стали ВСт3сп:

Тарелки 400-280-2-20-5-ВСт3сп ОСТ 26-01-66-81.

Пример условного обозначения колпачковой тарелки колонного аппарата диаметром 1600 мм, высотой сливного листа 535 мм, с колпачками исполнения 1, высотой прорези колпачка 20 мм, изготовленной из стали 12Х18Н10Т:

Тарелки 1600-535-1-20-12Х18Н10Т ОСТ 26-01-66-81.

Пример условного обозначения решетчатой тарелки диаметром 3000 мм с щагом щелей 10 мм, изготовленной из стали 08Х13 и уплотняющей прокладкой из асбестовой ткани:

Тарелка ТР3000-10-08Х13-А ОСТ 26-02-2055-79.

Пример условного обозначения ситчатой тарелки (тип 1) исполнения 1 (неразборной), диаметром 400 мм, длиной сливного патрубка 282 мм,высотой сливного порога 30 мм, диаметр отверстия 5 мм, из стали 08Х13:

Тарелка 1-1-400-282-30-5-12-08Х13 ОСТ 26-01-108-79.

Пример условного обозначения клапанной тарелки (тип 3) исполнения 3, диаметром 3600 мм, длиной сливного порога 740 мм, высотой сливного порога 25 мм, из стали 08Х22Н6Т:

Тарелка 3-3-3600 -740-25-08Х22Н6Т ОСТ 26-01-108-79.

Существование большого числа типов тарелок и постоянное появление новых типов затрудняет набор оптимальной конструкции. По ряду типов тарелок отсутствуют достаточно надежные данные об их работе, а многие типы не испытывались в производственных условиях.

Как уже отмечалось основными показателя при выборе типа тарелки являются ее эффективность (или число единиц переноса на тарелку, производительность (нагрузка по газу) пределы работы отношение максимальной нагрузки по газу к минимальной) и гидравлическое сопротивление. Кроме того. надо учитывать и другие факторы: величину брызгоуноса и необходимое расстояние между тарелками, расход металла и стоимость тарелки, простоту изготовления, возможность отвода тепла, стойкость к коррозии и др.

Сравнительная характеристика тарелок различного типа дана в таблице 3.1, где за тарелку сравнения принята колпачковая с круглыми колпачками.

Таблица 3.1 – Сравнительная характеристика тарелок

Показатели	Тип тарелки
колпачковая	с S-образными элементами	клапанная	ситчатая*	струйная	струйная с отбойными элементами	решетчатая провальная
Относительная производитель-ность	1,0	1,0	1,2	1,2	1,2	1,4	1,2 –1,4
Относительная эффективность**	1,0	1,0	1,0 – 1,1	1,0 – 1,1	0,8	0,8 – 0,9	0,75
Диапазон стабильной работы***	2,0-3,5	2,0-2,5	3,0-0,4	2,0-3,0	2,0-3,0	2,0-3,0	1,5-1,8
Гидравлическое сопротивление при оптимальной нагрузке, 10 Па	7-	7-10	5-8	3-4	2-5	1-3	3-4
Относительная стоимость: из углеродной стали из легированной стали	1,0     1,4	0,60     1,0	0,65     1,0	0,60     1,0	0,50     0,85	0,50     0,85	0,50     0,85
Пригодность работы *				1 *		-

Продолжение таблицы 3,1

Удобство очистки *

Тарелка со свободным сечением 3…10%.

** При нагрузке 85% от максимальной

*** По отношению максимальной и минимальной допустимых нагрузок по жидкости: меньше цифры соответствуют большим нагрузкам [30…60 м²/(м·ч)], большие – малым и средним; приведенные цифры соответствуют расстояниям между тарелками 450…600 мм.

Оцениваются по пятибалльной системе.

Пригодны при больших диаметрах отверстий.

В работе [ ] приведен технико-экономический анализ эффективности различных тарелок.

Для ориентирования при выборе типа тарелки можно пользоваться таблицей 3.2, составленной Дытнерским Ю. И.

В таблице соответствие каждой тарелки тому или иному показателю оценено по шкале: 0-не пригодна; 1-сомнительно пригодна (целесообразно рассмотреть возможность замены другим типом); 2- пригодна; 3- вполне пригодна; 4-хорошо пригодна;

При выборе тарелки должны учитываться лишь важнейшие для данного конкретного случая показатели. Тарелки, для которых одному из предъявляемых требований соответствует балл 0, отвергаются; для остальных тарелок баллы суммируются по всем выдвинутым показателям. Самой пригодной можно считать тарелку, для которой сумма баллов - наибольшая. Для окончательного выбора надо рассмотреть оценки по отдельным показателям, обращая внимание на баллы 1и 5. Окончательное решение обычно является компромиссным между желательными и нежелательными характеристиками. При этом учитывают и такие факторы, как промышленный опыт эксплуатации, возможность быстрого изготовления и т.д.

Пример. Требуется поглощать SO₃ cерной кислотой, причем основными требованиями являются (см. таблицу 3.2): 1) большая нагрузка по газу; 2) большая область устойчивой работы; 3) малое гидравлическое сопротивление; 4) малый брызгоунос; 7) большая эффективность; 9) возможность изменения нагрузок по жидкости и газу; 10) малые капитальные затраты; 11) малый расход металла (материал-нержавеющая сталь); 13) легкость осмотра, чистки и ремонта; 16) возможность отвода тепла; 17) возможность использования для агрессивных сред.

Таблица 3.2- Сравнительная характеристика тарелок

Типы тарелок

Показатель

Нагрузки по жидкости и газу большие малые

.Большая область устойчивой работы

Малое гидравлическое сопротивление

Малый брызгоунос

Малый запас жидкости

Малое расстояние между тарелками

Большая эффективность

Большая интенсивность

Реагирование на изменение нагрузок по жидкости и газу

Малые капитальные затраты

№

Продолжение таблицы 3.2

Обозначение типов тарелок; 1 колпачковая с круглыми колпачками; 2 колпачковая с прямоугольными колпачками. 3«Юнифлакс»; 4 ситчатая (с); 5 ситчатая с направляющими отбойниками; 6 клапанная с круглыми клапанами; 7 клапанная с прямоугольными клапанами; 8 балластная; 9 «Вест» (колпачково-ситчатая); 10 решетчатая (провальная); 11 дырчатая (провальная); 12 трубчатая (провальная); 13 волнистая (провальная); 14 с разной перфорацией (провальная); 15. «Кителя»; 16 чешуйчатая; 17 пластинчатая; 18 гипронефтемаша; 19 каскадная; 20 «Вентурн».

Малый расход металла

Легкость монтажа

Легкость осмотра, чистки и ремонта

Возможность обработки жидкости с примесями твердых частиц

Легкость пуска и остановки

Возможность отвода тепла

Возможность использования в агрессивных средствах

Тарелки 1, 2, 3, 5,12, 16-20 непригодны, так как по показателям 3, 9, 16 они имеют балл 0. Сумма баллов для остальных типов приведена в таблице 3.3:

Таблица 3.3 Результаты технико-экономического анализа эффективности тарелок

Тип	Тарелка	Общее число баллов	Число баллов 5	Число баллов 11
	С двойной перфорацией Клапанная с круглыми клапанами Решетчатая провальная Кителя Клапанная с прямоугольными клапанами Дырчатая провальная Ситчатая провальная Балластная Волнистая провальная «Вест»

Наиболее пригодными можно считать тарелки с двойной перфорацией и клапанную с круглыми клапанами. Учитывая малые капитальные затраты, можно применить решетчатую и дырчатую провальные тарелки, хотя по ряду показателей они хуже.