Контактные устройства ректификационных колонн

На контактных устройствах колонны происходит смешение неравновесных пара и жидкости, сопровождающееся тепло- и массообменном, установление равновесия и протекание процесса ректификации. В ректификационных колоннах применяются несколько сотен конструкций контактных устройств, различающихся по областям применения, конструкции и технико-экономическим показателям. Наряду с эффективными устройствами (клапанные тарелки и регулярная насадка) на старых установках эксплуатируются колонны, оборудованные морально устаревшими тарелками (желобчатые, провальные). К контактным устройствам предъявляются следующие требования:

широкий диапазон рабочих нагрузок по пару и жидкости;

высокий КПД — для тарелок и низкий ВЭТТ (высота, эквивалентная теоретической тарелке) — для насадок;

низкое гидравлическое сопротивление (особенно в вакуумных колоннах);

равномерность барботажа на всей площади тарелки;

возможность работы в загрязненных средах;

низкая металлоемкость, простота конструкции, изготовления, монтажа и ремонта.

КПД тарелки определяет ее эффективность по отношению к теоретической (идеальной) тарелке, на которой при смешении неравновесных пара и жидкости достигается равновесие. Эффективность тарелки зависит от запаса жидкости, длительности и интенсивности контакта паровой и жидкой фаз. Обычно КПД тарелок вакуумных колонн составляет 30—40 %, атмосферных колонн — 60—80 % соответственно.

Гидравлическое сопротивление тарелок в вакуумных колоннах составляет 1—2 мм рт. ст. (133,3—266,6 Па) и 6—10 мм рт. ст. (0,8— 1,3 кПа) — в атмосферных. В вакуумных колоннах тарелки работают в перекрестно-прямоточном (струйном) режиме при малом времени контакта фаз; для уменьшения уноса капель жидкости над полотном таре­лок монтируются отбойники. Низкая эффективность является основной причиной замены тарелок в вакуумных колоннах на регулярную насадку, обеспечивающую при низком гидравлическом сопротивлении приемлемую ВЭТТ (около 0,4—0,6 м). Тарелки в атмосферных колоннах обычно работают в перекрестно-точном режиме с большим временем контакта фаз, значительным запасом жидкости на тарелке и луч­шей организацией барботажа. Однако при высоком гидравлическом сопротивлении высота жидкости в кармане тарелки может превысить межтарелочное расстояние с захлебыванием колонны.

Равномерность барботажа по площади тарелки определяет ее эффективность. В направлении, перпендикулярном направлению движения жидкости на тарелке, равномерность барботажа зависит от точности горизонтальной установки полотна тарелки и приемной и сливной планок. Для колонн большого диаметра (5—10 м) допустимая разность высот по диаметру не должна превышать 3 мм, что является и трудновыполнимой задачей. Неравномерность барботажа вдоль движения жидкости связана с градиентом уровня жидкости на тарелке от точки ввода до сливного кармана. Градиент уровня жидкости зависит от плотности орошения тарелки — часового объема жидкости, отнесенного к длине сливной перегородки (обычно не более 50м³/(м*ч)). Для перекрестно-точных тарелок барботаж паров также является дополнительным сопротивлением движению жидкости. Допустимый градиент жидкости составляет 1—2 мм/м длины полотна тарелки, при его повышении барботажная зона смещается в направлении сливного кармана, где высота слоя жидкости меньше. При этом со стороны ввода жидкости на тарелку пар не барботирует, что приводит к провалу части жидкости и снижению эффективности. В зоне интенсивного барботажа часть паров не успевает отделиться извлекается жидкостью в сливной карман; плотность парожидкостной смеси в кармане уменьшается, что приводит к увеличению высоты слоя жидкости в кармане и заливу тарелки. Для лучшей сепарации фаз необходима успокоительная зона перед сливным карманом; сечение кармана обычно переменно по высоте и составляет в верхней части 11 %, а в нижней — 7 % сечения колонны.

Для уменьшения плотности орошения применяют тарелки с двумя или четырьмя сливными перегородками (рис.1) Тарелки с высокой жидкостной нагрузкой также монтируют с уклоном по ходу движения жидкости. В этом случае движущей силой потока жидкости является геометрическая разность высот точек ввода и вывода жидкости на тарелке, а высота слоя жидкости остается постоянной на всем протяжении ее движения.

На (рис2) приведена классификация контактных устройств, применяемых в ректификационных, абсорбционных и экстракционных процессах. В соответствии с этой классификацией тарелки подразделяются:

по способу организации движения контактирующих потоков пара и жидкости — на противоточные, прямоточные, перекрестно-точные и перекрестно-прямоточные;

по регулируемости свободного сечения для паровой фазы — на тарелки с регулируемым (клапанные) и постоянным сечением.

Насадочные контактные устройства подразделяют на нерегулярные и регулярные.

Противоточные тарелки характеризуются высокими жидкостными нагрузками, малой металлоемкостью, простотой конструкции и монтажа. В то же время они имеют узкий диапазон устойчивой работы, низкую эффективность и неравномерное распределение жидкости по сечению колонн большого диаметра.

54. Понятие об электроприводах

Электроприводом называется машинное устройство, используемое для приведения в движение машины. Он состоит из электрического двигате­ля, передаточного механизма и пульта управления. На предприятиях об­щественного питания наибольшее распространение имеют двигатели, рас­считанные на напряжение 380/220 В. Это значит, что один и тот же двигатель может работать от сети переменного тока с частотой 50 Гц и с на­пряжением 380 или 220 В, следует только правильно соединить обмотки его статора. Соединяя их "треугольником", двигатель подключают к сети напряжением 220 В, соединяя ''звездой, к сети напряжением 380 В.

Широкое применение получили универсальные приводы, которые могут поочередно приводить в движение различные устанавливаемые сменные рабочие механизмы — фаршемешалка, мясорубка, взбивали и т.д. Применение универсальных приводов в стоповых очень выгодно. Объясняется это тем, что сменные рабочие машины работают в столо­вых не более часа и поэтому имеют очень малый коэффициент исполь­зования. В таких случаях устанавливать электропривод к каждой маши­не нецелесообразно из-за увеличения ее стоимости и занимаемой пло­шали. В настоящее время промышленность выпускает универсальные приводы 2-х видов: общего назначения, которые используются в не­скольких цехах, и специального назначения, которые используются только в одном цехе, например, в мясном. К универсальным привалам общего назначения относятся и универсальные малогабаритные приво­ды УММ-ПР с электродвигателем переменного тока, УММ-ПС с элек­тродвигателем постоянного тока, которые используют на транспорте (судах и вагонах-ресторанах). Все универсальные приводы имеют бук­венные обозначения. Первая буква П обозначает привод, вторая - на­звание цеха: М — мясной, X — холодный, Г — горячий, У — универ­сальный, для холодного цеха ПХ-0,6, для горячего цеха ПГ-0,6 и для мясного цеха ПМ-1,1. На приводы общего назначения: ПУ-0,6 и П-11 устанавливаются сменные механизмы, которые имеют буквенные обо­значения: первая буква М — механизм сменный, вторая М — мясоруб­ка, В — механизм взбивальный, О — механизм овощерезательный.