Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе по направлению подготовки «Технологические машины и оборудование»

Тарельчатые ректификационные колонны.
Такие колонны хорошо зарекомендовали в нефтеперерабатывающей промышленности. Колонна представляет металлический корпус (вертикальную трубу), в котором установлены тарелки. На этих тарелках происходит контакт между паром и жидкостью.
Преимуществом тарельчатых колонн является возможность точного разделения смеси на фракции.
К недостатку относится высокая стоимость оборудования и большие габариты.
Насадочные ректификационные колонны
Насадочная ректификационная колонна представляет собой металлическую трубу, в которой в качестве контактного устройства применяется насадка. Насадка может быть нерегулярной и регулярной.
К преимуществам нерегулярной насадки можно отнести малый вес и большую площадь контакта. Недостаток – достаточно высокое сопротивление и невозможность правильно распределить пары и флегму.
Регулярная насадка представляет перфорированные сетки и листы, собранные в кассеты. Преимущества регулярной насадки: небольшой перепад давления и высокая эффективность работы колонны. Недостатков в эксплуатации такой насадочной ректификационной колонны не выявлено.

2. 
   Виды тарельчатых колонн
   

Наиболее распространенными ректификационными аппаратами являются тарельчатые колонны. По своему устройству они имеют много разновидностей [3, 4].
Колонны с колпачковыми тарелками.
На рисунке 2.1 показано устройство тарельчатой колонны с колпачковыми тарелками.
Колонна состоит из нескольких царг, каждая из них имеет одну тарелку. На ней установлен патрубок для прохода паров, а над патрубком – колпачок круглого сечения, нижние края которого имеют прорези. Тарелка снабжена переливной трубкой для жидкости; трубка установлена таким образом, чтобы сохранялся определенный уровень жидкости на тарелке. Нижний конец трубки погружается в жидкость на нижележащей тарелке, и таким образом создается гидравлический затвор, устраняющий возможность прохождения паров по переливным трубкам.



Рисунок 2.1 - Схема тарельчатой колпачковой колонны: 1 – тарелка, 2 – колпачок, 3 – паровой патрубок, 4 – переливная труба.

Края колпачка также находятся в жидкости, благодаря чему на тарелке создается гидравлический затвор, и пары, выходящие из патрубка, в прорезях колпачка дробятся на мелкие брызги. Пары в виде пузырьков проходят через слой жидкости на тарелке.

Недостатком таких тарелок является сложность устройства и большая металлоемкость. Колпачковые тарелки в настоящее время эксплуатируются только на старых колоннах, так как в настоящее время появилось много других более эффективных тарелок.
Колонны с тарелками из S-образных элементов
На рисунке 2.2. показано устройство тарелки из S-образных элементов [4].

Рисунок 2.2 - Устройство тарелки из S-образных элементов

На тарелках такого типа колпачки и желоба образуются при компановке колонны s-образными элементами, у которых одинаковое поперечное сечение. При сборке тарелки необходимо, чтобы колпачковая часть заходила на желобчатую часть. В этом случае образуется гидравлический затвор при работе тарелки.

Преимущества тарелок из S-образных элементов:

• 
  сравнительно небольшой расход металла;
  
• 
  конструкция имеет жесткую форму, поэтому при изготовлении S-образных элементов можно использовать сталь небольшой толщины (2-3 мм);
  
• 
  S-образные элементы просты в изготовлении, трудоемкость очень низкая;
  
• 
  нет необходимости установления промежуточных опор в аппарате, так как вес S-образных элементов сравнительно невысок;
  
• 
  S-образные элементы могут переносить значительные перегрузки в технологическом режиме.
  

К недостаткам тарелок с S-образными элементами относят:

• 
  малое сечение контакта в колонне (11-12 % от сечения);
  
• 
  высокое гидравлическое сопротивление;
  
• 
  высокая чувствительность к содержанию примесей, осдков, загрязнений.