2.6.3. Применение перекрестно-точных насадок
Такие насадки заменяют только часть поперечного сечения колонны (в виде различных геометрических фигур: кольцо, треугольник, четырехугольник, многоугольник). Изготавливаются из плетеной металлической сетки, просечно-вытяжных листов, пластин. Насадка проницаема для паров в горизонтальном направлении, а для жидкос- ти – в вертикальном. Она разделена распределительной плитой на несколько секций (модулей), представляющих собой единую совокупность элемента регулярной насадки с распределителем жидкостного орошения. В пределах каждой секции организуется поперечное контактирование фаз, то есть жидкость и пар проходят различные независимые сечения (жидкость движется сверху вниз, а пар – в горизонтальном направлении), площадь которых можно регулировать, что дает проектировщику свободу. Такой контакт позволяет регулировать в оптимальных пределах плотности жидкости и пара изменением толщины и площади поперечного сечения насадочного слоя, тем самым повышая почти на порядок скорость паров.
Достоинства перекрестноточных насадок:
устраняют дефекты (захлебывание, образование байпасных потоков, брызгоунос, характерный для противоточных насадочных и тарельчатых колонн);
те же плюсы, что и при применении противоточных насадок;
насадочный слой занимает только часть горизонтального сечения площадью на порядок меньшt, чем противоточные насадки [10];
с применением перекрестно-точных насадок в одной вакуумной колонне возможна перегонка мазута с получением узких масляных дистиллятов [10].
Расчеты показали, что контактные устройства в зоне циркуляционного орошения должны быть с КПД не менее 0,85. Обеспечить высокий КПД на тарелках очень сложно, так как в зоне конденсации широко применяются гидродинамические нагрузки, поэтому лучше использовать насадочные блоки. Устанавливать их следует раньше, чем в зоне ректификации, и реконструировать эту зону нужно в первую очередь после реконструкции зоны питания.
Как описывалось ранее, при циркуляционном орошении жидкость подается на тарелку, расположенную выше места вывода ее из колонны. На эту же тарелку поступает также орошение с вышерасположенной тарелки. Обе жидкости имеют различный состав. Если колонна тарельчатая, то эти две жидкости смешиваются и полученная смесь контактирует с паровой фазой.
Использование регулярных перекрестно-точных насадочных устройств позволяет организовать более рациональную схему контактирования пара с указанными жидкостями. Паровую фазу можно контактировать вначале, на первом блоке насадочного устройства, с жидкостью более тяжелого фракционного состава. При этом конструктивно отдельные блоки перекрестно-насадочных устройств могут быть установлены друг над другом или расположены рядом на одном уровне, что сокращает общую высоту насадочных блоков в колонне.
Исследования показали, что в вакуумных колоннах, в которых в качестве боковых погонов отбираются тяжелое дизельное топливо и вакуумный дистиллят, пар при контактировании на насадочном устройстве, установленном над зоной ввода сырья, контактирует сначала с более тяжелой жидкостью, а затем с более легкой – стекающей с вышерасположенной тарелки. Качество вакуумного газойля выше, чем при контакте пара со смесью двух указанных жидкостей. Улучшается отпарка легких фракций из тяжелой жидкости [48].
В одном из патентов предложено оборудовать отгонную секцию вакуумной колонны перекрестно-точными насадками. В этом случае с низа колонны выводят дополнительный поток в виде высококипящей дистиллятной фракции. Предотвращают смешение тяжелого кубового продукта, поступающего с питанием, с потоком жидкости, стекающей с нижнего контактного устройства укрепляющей секции. Это обеспечивается за счет разделения контактного устройства на две части непраницаемой для прохода жидкости вертикальной перегородкой. Схема движения потоков приведена на рис. 2.19 [49].
Рис. 2.19. Движение потоков в отгонной секции вакуумной колонны с перекрестно-точной насадкой:
1 – мазут; 2 – поток с укрепляющей секции; 3 – испаряющий агент; 4 – высококипящая дистиллятная фракция; 5 – гудрон; 6 – перекрестно-точная насадка
Для примера приведем отечественную перекрестноточную насадку ИМПА-С (рис. 2.20).
Данное контактное устройство содержит горизонтальные перфорированные листы с гофрами, выполненными в виде прямоугольного треугольника с наклонной и вертикальной сторонами. Во впадинах гофр выполнены дополнительные отверстия для перетока жидкости. В результате достигается многократность дробления жидкости за счет турбулизирующих выступов. Образование капель сопровождается эффективным массопереносом между газовой и жидкой фазами.
Принцип работы заключается в том, что жидкость подается на верхний гофрированный лист и стекает по наклонным сторонам гофров к отверстиям во впадинах. Через отверстия жидкость перетекает на наклонные стороны гофров нижележащего листа.
а |
б |
Рис. 2.20. Насадка ИМПА-С:
а – вид блока насадки; б – пример схемы монтажа в колонне
Пар поступает на насадку сбоку и проходит через перфорацию на наклонных сторонах гофр и контактирует с жидкостью, стекающей вниз. При этом газ частично срывает пленку жидкости с наклонных сторон гофров и отбрасывает ее на вертикальные стороны гофр, где жидкость сепарируется и стекает вниз. Схема взаимодействия потоков приведена на рисунке 2.21.
Интенсивный контакт фаз происходит не только на поверхности гофрированных листов, но и в свободном объеме насадки. Он сопровождается многократным разрушением и восстановлением пленки жидкости [38].
- Совершенствование работы установок перегонки нефти Учебное пособие
- 1. Перегонка нефти на нпз
- 1.1. История развития нефтепереработки
- 1.2. Основное назначение и типы установок для перегонки нефти
- 1.3. Принципиальные схемы установок
- 1.4. Продукты первичной перегонки нефти
- 1.5. Ректификация в процессах первичной перегонки нефти
- 1.6. Перегонка нефти в присутствии испаряющего агента
- 1.7. Виды орошений ректификационных колонн
- 1.8. Выбор давления и температурного режима в колонне
- 1.9. Блок атмосферной перегонки нефти
- 1.10. Краткие выводы по атмосферной перегонке нефти
- 1.11. Перегонка нефти в вакууме
- 1.11.1. Перегонка мазута по топливному варианту
- 1.11.2. Перегонка мазута по масляному варианту
- 1.12. Конденсационно-вакуумсоздающая система
- 1.13. Краткие выводы по вакуумной перегонке мазута
- 1.14. Основные показатели работы установок авт
- 2. Совершенствование установок перегонки нефти
- 2.1. Подогрев сырой нефти в процессе первичной перегонки
- 2.1.1 Рациональная и эффективная обвязка теплообменников
- 2.1.2. Применение теплообменников нового поколения
- 2.1.2. Прямая рекуперация тепла на установках когенерацией
- 2.2. Форсирование режима в колонне к-1
- 2.3. Основные технологические узлы колонн
- 2.3.1. Узел ввода сырья
- 2.3.2. Каплеуловитель
- 2.3.3. Узлы ввода жидких потоков
- 2.3.4. Узлы вывода жидкости
- 2.3.5. Трансферный трубопровод
- 2.4. Варианты испаряющего агента
- 2.5. Контактные устройства в ректификационных колоннах
- 2.6. Вакуумная перегонка мазута в насадочных колоннах
- 2.6.1. Общие сведения
- 2.6.2. Применение противоточных насадок
- 2.6.3. Применение перекрестно-точных насадок
- 2.6.4. Другие виды регулярных насадок
- 2.7. Практический подход к модернизации вакуумного блока
- 2.8. Новая система создания вакуума
- 2.9. Интенсификация процесса первичной переработки нефти
- 2.9.1. Увеличение выхода дистиллятов за счет вариантов схем переработки
- 2.9.2. Увеличение выхода дистиллятов за счет воздействия на коллоидно-дисперсное состояние нефти
- 2.9.3. Технология Линас
- Заключение
- Библиографический список
- Содержание