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.

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

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.