CC BY
53
УДК 66.021
С. В. Карпеев, В. А. Кузнецов
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИАПАЗОНА РАБОТЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ТАРЕЛЬЧАТЫХ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ НА ПРИМЕРЕ ДЕЭТАНИЗАТОРА
Ключевые слова: ректификация, деэтанизатор, высокопроизводительные тарелки, вспениваемость.
Проведено исследование работы промышленного деэтанизатора в широком диапазоне нагрузок. Выявлено влияние конструктивных и технологических параметров работы тарельчатого контактного устройства на эффективность разделения в деэтанизаторе.
Keywords: distillation, deethanizer, high-performance tray-type contact devices, foam factor.
A study of operation of an industrial deethanizer is carried out in a wide range of loads. The influence of design and process parameters of operation of a tray-type contact device on separation efficiency in the deethanizer is revealed.
Введение
Эффективность тепломассообмена в колонных тарельчатых аппаратах зависит в значительной степени от гидродинамических условий на тарелке. Эта эффективность высокая когда пар проходит равномерно через всё сечение тарелки, а жидкость перетекает на нижележащую тарелку через сливное устройство.
Эффективная работа тарельчатых контактных устройств ограничивается:
- минимальным и максимальным расходом паровой фазы;
- минимальным и максимальным расходом жидкой фазы.
Эти границы варьируются от типа тарельчатого контактного устройства, например, в зависимости от фактора скорости пара (рис.1,2). Минимальное значение расхода пара ограничивается значением при котором:
100
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Рис.1 - Сравнительные данные по эффективности
тарелок различных конструкций от фактора ю^/рП
: 1- колпачковая; 2-клапанная; 3-ситчатая; 4-решетчатая провальная; 5- Киттеля [2]
- начинается "провал" жидкости на нижележащую тарелку через отверстия ситчатой или клапанной тарелки;
- происходит не равномерный барботаж через контактные элементы на тарелке (клапана или колпачки ), т.е. не через все элементы проходит пар. 1.0 -
0.8
0.6
0.4
0.2
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Рис.2 - Зависимость среднего к.п.д. тарелки от
фактора Юд/рП при L/G=1: 1- для тарелки из S-
образных элементов; 2- для клапанной; 3- для клапанной прямоточной; 4-для ситчатой с отбойными элементами [2].
Максимальное значение расхода пара ограничивается значением при котором начинается значительный брызгоунос на вышележащую тарелку. Для снижения брызгоуноса устанавливают отбойные элементы, демистеры.
Максимальное значение расхода жидкости ограничивается значением при котором жидкость не успевает проходить через сливное устройство. В результате уровень жидкости в сливном устройстве растет и жидкость перетекает на вышележащую тарелку. Режим работы в таких условиях не стабилен, происходит резкий рост перепада давления, наблюдается явление значительного брызгоуноса. Такой режим носит название режим "захлебывания".
В рассматриваемой работе исследуется эффективность работы клапанной тарелки при повышенных расходах по жидкой фазе и пониженных расходах по паровой фазе. Такие расходы характерны для деэтанизаторов, которые применяются в нефтегазовой отрасли промышленности.
Математическое описание
Минимально допустимый расход пара в колонне, при котором просачивается жидкость на нижележащую тарелку через клапана, характеризуется фактором скорости [1] равном:
3,3 = ю0Л/рП (1)
где
скорость пара в свободном сечении
тарелки, т.е. в отверстиях тарелки; рп -плотность пара/газа, кг/м3.
Максимальная производительность тарелки по жидкой фазе определяется геометрическими характеристиками сливного кармана и склонности к вспениваемости перерабатываемой смеси. Одной из основных гидравлических характеристик сливного кармана является высота вспененной жидкости в сливном кармане:
Исв
Р
(2)
где р - относительная плотность вспененной жидкости в сливном кармане (см. табл.1); Исв -высота слоя светлой жидкости в сливном кармане, м. Для стабильной работы тарелки необходимо, что бы Ивсп было меньше межтарельчатого расстояния, в противном случае тарелка перейдет в режим захлебывания.
Таблица 1- Коэффициент вспениваемости
л ^
н Я <и
о Я 8
о 5 «
« 8 Й
« <3 «
а«?«
И о % о %
Зов
в а я й я и й щ
эт
к ч к ю
ев Н о
5
^
3-Й § «
и а 3
к к
3 «в
О м
£ н - о
<ц
К
«
<ц
Ч
(н _
■ о ^ ВО
^ & й ч я о а « Щ
2-й & § ""
~ ° з
<Ш
•е •е
т о
0,9
<65
0,65
0,606
65^100 >100
0,6
0,55
0,5
0,45
¡3 я я
н
•е
И Л
н &1« о
О Я 8 ¡1 «в I £
!ёа
№ ьА
К
к
-а
а о
г а
ев <ц
И
<ц
и
<ц
а
и о
ййЛЛ
о о а«
й о о>о ч во я
Ч о § (н <и Ч С
13 я я
К1 <и о
<3*8 £«
ч Л ев Й
2 о £2 Й и § О
5 § Й к
<и
ж «
Ъ) ев К И <5 Ж
р (Я Й
щ. к
4 а
ев
2 л
3 о к « йн о о Я ев К Л
ев
§ «
2
5 «
ит 3
«аз 3 м Й
а * ° ■
? 3 кУ
^ ^ н
щ га н , О ^Рч (Э
«
н о Ч <и а
О к
Г
н
к Р
® дн
г з О Й ц
^ К л ° & оо о
0,85
0,75
0,6
0,15
0,58
0,517
0,4
0,525
0,485
0,425
0,385
Величина Исв определяется по балансу статических столбов жидкости:
ДР ДРс
Исв = Ипп + ДИ + Д + -
(3)
9.81 -рж 9.81 -рж
где ДРсп - гидравлическое сопротивление сливного
кармана (рекомендуется принимать ДРсп <250Па
[3]), Па; ДР - гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки, Па; Д -градиент жидкости на тарелке (предлагается вычислять из условия, что каждый ряд клапанов на пути движения жидкости на тарелке повышает градиент на 1мм [1]), м; ДИ -высота подпора жидкости над сливом, м; Ипп -
высота сливной планки,
3
м;
Р Ж
-плотность
жидкости, кг/м . Указанные величины вычисляются по формулам:
ю
0
1
+
АРол = 0,25 •
Ц,
3600•а
•рж • 9.81
(4)
:ю2Рп
АР = АРоух + АР0р = £ + Ф • 9810 • hб (5)
АИ = 0,667 •
0р
2
\ 2 /3
Lv
3600
сливной планки, м3/(м*ч); а - наиболее узкий размер перелива, м; АР0уХ и АР0р -сопротивление
сухой тарелки и сопротивление слоя жидкости на тарелке, соответственно [4], Па; £ -коэффициент
сопротивления, для клапанной тарелки £ =3,6; hб -высота барботажного слоя на тарелке, вычисляемая как сумма Аh и hпл , если не учитывать градиент жидкости на тарелке А; ф - коэффициент аэрации. Коэффициент ф вычисляется по формуле [4]:
(6)
ф=
0,1
30 •ю
+ 4
0.253
И0,25 "б
(7)
где ю - скорость пара на полное сечение колонны, м/с; относительное свободное сечение тарелки, %.
Градиент жидкости на клапанной тарелке А не значителен и часто не учитывается в расчетах.
Данные показанные в табл.1 представлены в такой форме впервые. Они получены после обработки данных представленных в работах [3,4,5]. По табл.1 можно определить относительную плотность вспененной жидкости р в сливном
кармане.
Из всех слагаемых АР
вносит член
ур. (3) наибольший вклад
, поэтому важно оценить 9.81 •Рж '
точность расчета АР . В работе [1] приведены данные по АР на колонне диаметром 250мм при:
- нагрузке по жидкости до 75 м3/(м3*ч);
- факторе скорости 1.13^1,81.
Расхождение расчетных (по. ур.5) и экспериментальных значение по АР для указанных выше условий, не превышает 10%. На тарелке установлено 5 клапанов типа "Глитч" диаметром 50мм.
В качестве альтернативы предложенной модели (ур.2-7) иногда проверяют перелив на максимально допустимую скорость жидкости:
Wж = 8 • 10-3 Ксл/Н(рж -Рп)
(8)
где Кс - коэфф. вспениваемости (см. табл.1); Н -межтарельчатое расстояние, м.
В большинстве случаев расчет, как по ур.(2-7), так и по ур.8 дают примерно одинаковый результат для необходимого межтарельчатого расстояния. Однако ур.(2-7) имеют более глубокую теоретическую основу и поэтому наиболее предпочтительны для расчетов.
Проверка адекватности математической м одел и н а д ей ст вующем деэтанизаторе
При пуске новых колонных аппаратов проводят опытные пробеги, позволяющие о п р е д е л ит ь м и н и м а л ь н ы е и максимальные нагрузки, обеспечивающие устойчивую, а также эффективную р аботу . Э ф ф ектив но сть оценивают по требованиям, предьявляемым к качеству получаемых продуктов разделения, устанавливаемые нормативными документами.
Явления захлебывания и провала жидкости резко снижают эффективность разделения всей колонны. Ниже рассматривается несколько режимов работы колонны, взятых с реального промышленного аппарата (деэтанизатора), на которых видно резкое падение эффективности разделения.
Абсорбционно- ректификационная колонна (или по др. деэтанизатор) (см.рис.3,4) предназначена для разделения нестабильного газового конденсата (НГК) на газ деэтанизации (ГД) и д е э т а н и зи р о в а нн ы й к о нденсат (ДК) в соответствии с требованиями указанными в табл.2. Режимные параметры работы деэтанизатора с действующего производства приведены в табл.3 и 4. Свойства НГК приведены в табл.5. Проведено моделирование процесса разделения в деэтанизаторе на лицензионном ПО ^ешСаё. С помощью этого ПО методом последовательного приближения подбирались расход ДК и эффективность тарелок таким образом, чтобы удовлетворить содержанию
Е(С1 + С2 ) и 2С5 в ГД и ДК, соответственно. Полученные эффективности тарелок приведены в табл.2.
Рис. 3 - Деэтанизатор (абсорбционно-ректификационный аппарат): I - а бсорционная часть; II - ректификационная часть
L
V
Рис. 4 - Расположение фиксированных клапанов УС-0 на полотне тарелки
Таблица 2 - Требуемое качество получаемых продуктов и качество с действующего производства
м (для нижней части). Также была уменьшена высота сливной планки с 0,062 до 0,05м.
Приведенный перепад на колонне в табл.3 требует уточнения и не стоит принимать его как перепад на всех 39-ти тарелках, т.к. перепад на одной тарелке равный ~1760Па, рассчитанный как 1760=68 650/39, является явно завышенным и ошибочным.
Таблица 3 - Свойства потоков
Режим №1 (провал жидкости, общ. нагрузка 110м3/час) Режим №2 (эффективный режим, общ. нагрузка 190м3/час) Режим №3 (режим захлебывания, общ. нагрузка 220м3/час) Режим №4 (эффективный режим, общ. нагрузка 240м3/час)
Температура, С Орошения - 1"- 1"- ОО
Питания до/после рекуператора "-"1/116 0 0 "-"1,8/ 101
Д 1-4 СП сч 4 2 2 2 сч 2
Д СП 3 14 0
Расход орошения/ питания до рекуператора, м3/час 60/50 90/100 100/120 90/150
Давление верха, кг/см 24,5 5 2 5 2 5 2
Перепад давления на колонне, кг/см2 0,37 7, ,0 0,71 0,72
Поток №2 в табл.4 поступает в колонну в парожидкостном состоянии. Мольная доля пара для указанных режимов лежит в пределах 0,30^0,37.
ЕС1+С2 в ДК, % масс ЕС5 и выше в ГД, % масс * Эффективность разделения тарелки в колонне, доли
Требуемые показатели <0.8 <2
Режим №1 (провал жидкости, общ. нагрузка 110м3/час) 0,85 1,91 0,14
Режим №2 (Эффективный режим, общ. нагрузка 190м3/час) 0,51 1,51 0,6
Режим №3 (режим захлебывания, общ. нагрузка 220м3/час) 0,59 2,04 0,17
Режим №4 (эффективный режим, общ. нагрузка 240м3/час) 0,69 1,09 0,6
* Показана средняя эффективность, которая подбиралась в ручную с помощью ПО CnemCad. Эффективность на каждой тарелке не идентифицировалась.
Колонна, до реконструкции, была оборудована ситчатыми тарелками обеспечивающие
максимальную производительность по сырью (НГК) 190 м3/час. Целью реконструкции колонны было повышение производительности по НГК со 190 до 250 м3/час. После первой реконструкции, которой соответствуют режимы №1, 2 и 3, была достигнута максимальная производительность по НГК 220 м3/час. После второй реконструкции, которой соответствуют режим №4, была достигнута максимальная производительность по НГК 240 м3/час. После третьей реконструкции была достигнута проектная производительность по НГК 250 м3/час.
Конструкция деэтанизатора приведена в табл.6.
На 2-ой реконструкции для увеличения производительности колонны по жидкости был увеличен размер наиболее узкого сечения перелива с 0,045 до 0,06 м (для верхней части) и с 0,06 до 0,08
Вестник технологического университета. 2017. Т.20, №7 Таблица 4 - Расходы потоков Таблица 5 - Свойства НГК
№ потока по рис.3, [(кг/час)/
(м /час)]
1 2 3
Режим №1 (провал жидкости, общ. нагрузка 110м3/час) 36461 / 59,6 30064 / 216 59590 / 132,5 6935 / 228
,ми
е р
Режим №2 (эффективный общ. нагрузка 190м3/час) 55151 / 90,1 61230 / 410,8 104670 / 237,5 11711 /380,7
ю S о <
Режим №3 (режим захлебывания, нагрузка 220м 61277 / 100,1 73476 / 493 119980 / 272,5 14773 / 471
а ч
Режим №4 (эффективный режим, общ. нагрузка 240м3/ 55107 / 89,9 91845 / 555 132510 / 298,8 14441 / 472
Рассматриваемая колонна характеризуется большой нагрузкой по жидкости, поэтому на 3-ей реконструкции были увеличены:
- относительное свободное сечение перелива с 23 до 31% для верхней части (использованы высокопроизводительные тарелки SUPERFRAC®);
- относительное свободное сечение перелива с 28 до 38% для нижней части (использованы высокопроизводительные тарелки SUPERFRAC®);
- размер наиболее узкого сечения перелива с 0,06 до 0,08 м (для верхней части) и с 0,08 до 0,09 м (для нижней части);
- межтарельчатое расстояние на 5см.
При этом общее количество тарелок уменьшилось с 39 до 35 шт. (см. табл.6).
Компоненты Масс. Компоненты Масс.
и фракции доли и фракции доли
СН4 0.03193 Фр.190 0.0238
С2Н6 0.05489 Фр.210 0.0159
С3Н8 0.10724 Фр.230 0.0114
иС4Н10 0.0620 Фр.250 0.0082
нС4Н10 0.0855 Фр.270 0.0057
иС5Н12 0.0542 Фр.310 0.0023
нС5Н12 0.0493 Фр.330 0.0016
Фр.50 0.0083 Фр.350 0.0013
Фр.70 0.0847 Фр.370 0.0009
Фр.90 0.0654 Фр.390 0.0008
Фр.110 0.1414 Фр.410 0.0007
Фр.130 0.0845 Фр.430 0.0006
Фр.150 0.0515 Фр.450 0.0005
Фр.170 0.0417 Сумма 1
Плотность 589 кг/м3 при 200С и 10 МПа (абс)
Анализ работы режима №1 (нагрузка 110 м3/час, см. табл. 7)
Расчет скорости газа по ур.(1) показывает, что на 26-ти тарелках из 39-ти происходит провал жидкости. Этим явлением объясняется низкая разделительная способность всей колонны (см. табл.2). Средняя эффективность разделения тарелки для этого режима составляет 0,14.
Анализ работы режима №2 (нагрузка 190 м3/час, см. табл.8)
Расчет скорости газа по ур.(1) показывает, что только на 2-ух тарелках происходит провал жидкости. Высота вспененной жидкости в переливе (расчет по ур.2-7) не превышает межтарельчатого расстояния, т.е. тарелки работают устойчиво (без захлебывания) и эффективно. Средняя эффективность разделения тарелки для этого режима составляет 0,6.
Анализ работы режима №3 (нагрузка 220 м3/час, см. табл.9)
Работа тарелок в этом режиме не стабильна, происходит резкий рост перепада давления по колонне, наблюдается значительный брызгоунос из шлемовой трубы, колонна находится в режиме "захлебывания". Высота вспененной жидкости в переливе (расчет по ур.2-7) превышает межтарельчатое расстояние на следующих тарелках:
17, 19, 28, 29, 30-39. Этим объясняется низкая разделительная способность всей колонны (см. табл.2). Средняя эффективность разделения тарелки для этого режима составляет 0,17.
Анализ работы режима №4 (нагрузка 240 м3/час, см. табл.10)
Для повышения производительности по сырью и для вывода колонны на стабильный режим приняты следующие меры:
- проведена реконструкция колонны (см. реконструкция №2 табл.6);
- изменен режим подачи сырья в колонну, а именно изменены расходы и температуры орошения и питания (см. табл.3).
Таблица 6 - Конструкция колонны
Рекон- Рекон- Рекон-
струкция №1 струкция №2 струкция №3
чо
^ + ^н • I • ^н • 1 •
• 1 • о • 1 • о
S ^ {Ч
Л Л áá
св св св св св св
& н
© ^ ©^t
Q СЧ гч (N(N с^сч
Í
о
Os г^г^СП
S С^ СП Os СП 00-ч . 1 .
о ^н • | • • 1 • СП ГЧ
К •I- о • 1 • О ^ч • | • СП
К ^Н (м ¡^^ а
Л Л Áá ев Л св
св св св св Н й н
н Ч^ Н ч^
о . 1/0 ^1/0
о ^ 1/0 чо i/o чо 1/^ ЧО 415
© О ©© С5С5С5
g
И
<ц щ OS ^---N
О ¡Г ^н ^н os OS 40 1/0
я о СЧ СП • 1 '(Sm 00 ГЧ СП
d л ш с^о + -1- с^о • 1 • • 1 • •I- + + +
+ О О • 1 • О О
н S^ ^ч ¡рчеп
Онб св св а а
ев Н ев ев то Н то то Н Н й й
Н ^ Н Н Н^Н Н ч^ч^ н н
Л « ев1 ч^^ ч^ч^ ч^^ч^ч^ ^^
Г-^ООС^ t^^ootN
О о н ОО^н^Г^ ОО^н^ТГ^ ^н ^ч 1/0 00
ев чо « <=ч <u S о ч , К
С^ СП Os СП ЧО СП
•1- о • 1 • о + г^
а а áá
Относите свободно сечение п (центр./б( св св св св св св
СП 00 СП 00 ^ч 00
сч гч (N(N СП СП
ГО 00 СП 00 ^ноо
гч гч (N(N СП СП
ев —
« S OS *|*
R •I- •I- .
и «
1* + ti. ^ 1* + Св 1/0 СП
О ^ s & S Ь ^Ъоо© s(q© '"1 ^ ^
СП СП ^ СП СП со ^^
А я ^^ Л ^^ а, ^^
ш а ЧО св OsSO св 00 1/0 св
сп^^Ъ
В результате колонна стала работать стабильно, высота вспененной жидкости в переливе не превышает межтарельчатого расстояния. Средняя эффективность разделения тарелки для этого режима составляет 0,6.
Анализ работы режима №°5 (нагрузка 300 м3/час, см. табл.11)
Для достижения проектной производительности по сырью равной 250м3/час была проведена реконструкция №3 (см. табл.6) на которой были увеличены:
- относительное свободное сечение переливов;
- размер наиболее узкого размера перелива;
- межтарельчатое расстояние.
Предсказание по предложенной модели показывает (см. табл.11), что после 3-ей реконструкции колонна будет в состоянии переработать эффективно 300м3/час с ырья ( 1 1 2 , 5 м3/час-орошение; 187,5 м3/час-питание) при тех же температурах, что и в режиме №4.
Продолжение таблицы 6 - Конструкция колонны
Реконструкция №1 Реконструкция №2 Реконструкция №3 Сокр.: тар- тарелка
Высота сливной планки, м 0.052 (тар.1н-19) 0.062 (тар.20н-39) 0.052 (тар.1н-19) 0.05 (тар.20н-39) 0.05 (тар.1н-16) 0.05 (тар.17н35)
Узкое сечения перелива, м 0.045 (тар.1н-19) 0.06 (тар.20 н-39) 0.06 (тар.1н-19) 0.08 (тар.20 н-39) 0.08 (тар.1н-16) 0.09 (тар. 17 н35)
Число клапанных двупоточных тар. 39 (с прямым сливным карманом) 39 (с прямым сливным карманом) 35 (сливной карман, SUPERFRAC®)
Число клапанов на тар., шт Os ^ Os еч СП е^ -1- -1- • 1 -ООО Г-^ ГЧ со рррр аааа Н fH fH fH 00 SO (N 00 ^н SO i/O (N (N (N 218 (тар.1н9) 266 (тар.10н19) 172 (тар.20н29) 258 (тар.30н39) 265 (тар.1н8) 310 (тар.9н16) 209 (тар.17н26) 301 (тар.27н35)
Клапан типа VG-0 (см. Рис.4 ). 0клапана, м 0отверстия, м Максимальная высота подъема, м 00 440 ООО 00 440 о,©,©, 00 440
Для рассмотренных выше пяти режимов работы принимается, в соответствии с табл. 1.:
- для тарелок выше тарелки питания относительная плотность р, как для сильно пенящейся системы;
- для тарелок ниже тарелки питания относительная плотность р , как для непенящейся системы, так как на этих тарелках содержание этана и метана не значительно (в ДК не более 1 %масс.).
Таблица 7 - Результаты гидравлического расчета для режима №1 (реконструкция №1, провал жидкости)
Таблица 8 - Результаты гидравлического расчета для режима №2 (реконструкция №1, эффективный режим)
№ тарелки Расход жидкости, кг/час Расход газа, кг/час Минимально допустимая скорость газа в колонне, м/сек Скорость газа в колонне, м/сек
1 42841 6935 .052 .020
2 44241 13315 .045 .029
3 45463 14715 .045 .031
4 46588 15937 .044 .033
5 47609 17062 .044 .035
6 48535 18083 .044 .037
7 49379 19009 .044 .039
8 50159 19853 .043 .040
9 50894 20633 .043 .041
10 51600 21368 .052 .042
11 52293 22074 .052 .043
12 52984 22767 .052 .044
13 53686 23458 .051 .044
14 54407 24160 .051 .045
15 55152 24881 .051 .046
16 55919 25626 .050 .047
17 56674 26393 .050 .047
18 57236 27148 .050 .048
19 56800 27710 .050 .049
20 72397 27274 .023 .036
21 73953 12807 .023 .016
22 75573 14363 .023 .018
23 77218 15983 .022 .020
24 78859 17628 .022 .021
25 80477 19269 .022 .023
26 82068 20887 .022 .024
27 83634 22478 .021 .026
28 85190 24044 .021 .027
29 86752 25600 .021 .028
30 88339 27162 .031 .029
31 89972 28749 .031 .030
32 91673 30382 .031 .032
33 93459 32083 .030 .033
34 95353 33869 .030 .034
35 97369 35763 .030 .035
36 99511 37779 .029 .036
37 101658 39921 .029 .037
38 102643 42068 .029 .038
39 94307 43053 .029 .039
ев
С
00 ^
ко ■I-го
<Ц &
н «
о
а В
о а о
и
«
00 св
15
о о И н о
и
«
ко ^
ко
•I-^
К н о о
-а
н о о И н
¡3
С
Р = -
Значения принимаемые для р : - для режима №1.
0,517 для тарелок 1 +19 0,65 для тарелок 20 + 39
,и т са ч/ а н я ^ « о н
с ок гк, ,а за г д ох с а Р § Высота вспене! жидкости в переливе, м
№ тарелки Расход жи кг/час Расход жи ед. длиныс планки, м /
1 61992 11711 36.29 .3346
2 65386 18552 31.92 .3319
3 67464 21946 43.61 .3804
4 68614 24024 36.25 .3631
5 69238 25174 47.68 .4090
6 69601 25798 38.98 .3847
7 69848 26161 53.94 .4571
8 70062 26408 42.68 .4153
9 70288 26622 54.14 .4577
10 70558 26848 42.80 .4099
11 70898 27118 54.28 .4520
12 71338 27458 42.91 .4089
13 71913 27898 54.46 .4507
14 72645 28473 43.10 .4073
15 73623 29205 54.82 .4492
16 74870 30183 43.53 .4057
17 76418 31430 55.56 .4481
18 78029 32978 44.10 .4036
19 77759 34589 54.42 .4378
20 121360 34319 60.90 .4011
21 124902 16690 53.19 .3662
22 127617 20232 67.04 .4069
23 129474 22947 56.86 .3857
24 130737 24804 69.99 .4223
25 131696 26067 58.50 .3950
26 132559 27026 71.51 .4300
27 133482 27889 59.65 .4009
28 134565 28812 73.02 .4370
29 135906 29895 61.15 .4081
30 137594 31236 75.32 .4358
31 139733 32924 63.62 .4073
32 142440 35063 79.28 .4518
33 145833 37770 68.07 .4263
34 150054 41163 87.23 .4867
35 155248 45384 83.07 .5030
36 161567 50578 105.08 .5742
37 169069 56897 90.77 .5353
38 176604 64399 113.80 .6110
39 170567 71934 88.30 .5316
Р=
- для режима №2.
0,517 для тарелок 1 +19 0,6 для тарелок 20 + 39
Таблица 9 - Результаты гидравлического расчета для режима №3 (реконструкция №1, режим захлебывания)
е
ра т
№
10 11 12
13
14
15
16
17
18 19
20 21 22
23
24
25
26
27
28 29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
и т с
ок
73150 75813 78065 80039 81774 83322 84737 86063 87341
88603 89872 91165 92495 93870 95291 96744 98149 99159 98417
142603 146011 149689 153517 157381 161194 164921 168559 172136 175702
179310 183023 186899 190989 195358 200053 205093 210206 212741 194538
д
о х с а Р
14774 26646 29310 31561 33535 35270 36819 38233 39559
40837 42099 43368 44661 45991 47366 48787 50240 51645 52656
51913 22623 26031 29709 33537 37401 41214 44941 48579 52155
55722 59330 63043 66919 71009 75378 80073 85113 90226 92761
н
а
*
о
он
ев ев л Рнс
43.94 37.57 55.02 44.99 58.57 47.25 60.91 48.80 62.62
50.02 64.08 51.16 65.54 52.35 67.13 53.66 68.79 54.72 68.57
70.97
61.04
77.08
66.46
83.93
72.27
91.21
78.75
101.33
91.50
113.54 96.06 119.05 100.67 124.77 105.58 130.95 110.70 134.98 99.73
« « о
н ан те он
се
,3 о
Вв
.3654 .3577 .4436 .4110 .4648 .4249 .4784 .4337 .4876
.4303 .4848 .4351 .4911 .4401 .4982 .4459 .5061 .4511 .5061
.4512 .3861 .4335 .4125 .4667 .4435 .5050 .4806 .5615 .5569
.7175 .6565 .7486 .6826 .7811 .7106 .8167 .7404 .8433 .7005
■I-
а з а г ь т с о н т о л
ко •I-гч
и т с
ок
ьт с о н т о л
ю ю о" •I-
СЧ
<о
а
ра
п р
о
отк
а
©
с
сач
*
•I-гч
н
е
В
о р
о ь т с о н т о л
С
Таблица 10 - Результаты гидравлического расчета для режима №4 (реконструкция №2, эффективный режим)
- для режима №3
е
ра т
№
10 11 12
13
14
15
16
17
18 19
20 21 22
23
24
25
26
27
28 29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
д
дос £¡2
61657 65722 67303 67845 68037 68118 68156 68180 68243
68316 68434 68631 68963 69529 70461 71907 73965 76434 77625
151894 157712 160873 162222 162753 162970 163077 163154 163241 163367
163573 163927 164552 165655 167584 170872 176239 184443 195510 204607
са ч
г
д
ох с а Р
14442 20992 25057 26638 27180 27372 27453 27491 27515
27578 27651 27769 27966 28298 28864 29796 31242 33300 35769
36960 19384 25202 28363 29712 30244 30460 30567 30644 30731
30857 31063 31417 32042 33144 35074 38362 43729 51933 63000
кы дн ии
д
о
аал Рнс
Ч § ш §
н а
ч _ е?
ч
*
35.98 32.30
43.26 34.88 44.53
35.27 44.75 35.37 44.94
35.61 45.40 36.29 47.45 40.94 51.88 41.12 52.60 42.08 52.77
76.35 67.89 85.38 71.67 87.30 72.30 87.63 72.46 87.79 72.61
88.06 72.97 88.82 74.08 91.22 77.66 99.31 96.81 124.71 104.77
« « а
О и ,
к § <и
.3240 .3277 .3660 .3467 .3746 .3497 .3760 .3504 .3771
.3470 .3749 .3514 .3877 .3852 .4145 .3808 .4109 .3784 .4054
.3907 .3554 .4005 .3766 .4116 .3809 .4136 .3818 .4143 .3824
.4842 .4463 .4871 .4506 .4963 .4652 .5293 .5587 .6469 .5941
Р =
0,517 для тарелок 1 +19 0,6 для тарелок 20 + 29
0,5 для тарелок 30 + 39
- для режима №4
Р=
0,517 длятарелок1 +19 0,6 для тарелок 20 + 29
0,5 длятарелок30 + 39
1
1
Таблица 11 - Результаты гидравлического расчета для режима №5 (реконструкция №3, эффективный режим)
ч
о &
н
9
10 11 12
13
14
15
16
17
18
19
20 21 22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
ч
о а
£ S3
77074 82159 84143 84840 85098 85228 85343 85499
85749 86170 86879 88046 89862 92435 95522 97014
189833 197103 201057 202749 203421 203704 203857 203987 204154 204415
204858 205636 207009 209412 213513 220212 230466 244319 255726
ч
о а
18053 26243 31328 33312 34009 34267 34397 34512
34668 34918 35339 36048 37215 39031 41604 44691
46183 24196 31466 35420 37112 37784 38067 38220 38350 38517
38778 39221 39999 41372 43775 47876 54575 64830 78682
s
н к
о 2 8 mW
В Л й
s w
$
о ^ а ^
cd cd Ч"
Рч И о S
42.17 40.38
50.72 43.65 52.28 44.23 52.76
44.73
53.78 46.72 60.72 51.16 61.00 51.87 62.43 52.05
88.42 86.71 98.88 91.55 101.12 92.38 101.53 92.61 101.77 92.90
102.29 93.71
103.84 96.23
108.85 104.75 135.69 131.59 146.91
« « о
и
«в Я
н а
о w
u Щ
£ S
И «
.3261 .3359 .3688 .3561 .3779 .3597 .3805 .3625
.3816 .3699 .4206 .3949 .4162 .3914 .4143 .3864
.4913 .4645 .5039 .4928 .5183 .4986 .5209 .5000 .5220 .5012
.5097 .4899 .5152 .4990 .5334 .5319 .6497 .6493 .6954
- для режима №5
Г0,517 для тарелок 1 + 16 Р = 1
I 0,5 длятарелок17 + 35
ко m ко ■I-со
S н
о §
со •I-
СО
(N ©" .
cd JS
ро
О
П 00
<4
И 1
S' ©-
а <и
£ £
* £
Z w
1 о
¡2 а
Т| о
АС
н <N
3 КО
3 -I:
о 8
О |н
■Л Л
н н
о о
о о
и и
н н
о о
ч ч СС
м /час, что работы результатами адекватной
Выводы
1. Показано влияние конструктивных и технологических параметров на эффективность и устойчивость работы деэтанизатора в диапазоне нагрузок по питанию 110+300 подтверждается результатами промышленного деэтанизатора и расчета по предложенной математической модели.
2. Индивидуальный подход по конструкции к каждой тарелке в колонне позволяет оптимально использовать внутренний объем колонны:
- на тарелках с большими нагрузками по жидкости увеличить размеры переливов (относительное сечение перелива, узкий размер перелива, межтарельчатое расстояние);
- на тарелках с малыми нагрузками по жидкости уменьшить размеры переливов.
3. Нагрузка по пару по высоте колонны сильно изменяется, поэтому и относительное свободное сечение тарелок подбирается индивидуально, что необходимо для исключения провала жидкости.
4. Подбирая оптимальный технологический режим (температуры потоков питания в колонну, расходы потоков питания в колонну) колонна выведена на режим проектной производительности, соответствующей 250 м3/час.
5. Предсказание по предложенной математической модели показывает, что после 3-ей реконструкции колонна сможет переработать 300м3/час сырья.
6. В статье впервые предложены обобщенные данные по вспениваемости в табличной форме, которые необходимы для расчета пропускной способности переливов.
Литература
1. Разделение и очистка газовых смесей (ЛенНИИхиммаш. Труды №7). Л., "Машиностроение". 1972, 160с.
2. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Рабинович Г.Г, Рябых П.М, Хохряков П.А. и др.; под ред. Е.Н. Судакова.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 1979.
3. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М: Химия, 1978.
4. Основы расчета и конструирования массообменных колонн: Учеб. пособие/ А.Б. Тютюнников, Л.Л. Товажнянский, А.П. Готлинская- К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.-223 с.
5. Тарелки ситчатые с отбойными элементами. Методы гидравлического расчета: РТМ 26-02-2-83.
© С. В. Карпеев, к.т.н, доцент каф. процессов и аппаратов химической технологии КНИТУ, k_serega@rambler.ru В. А. Кузнецов, к.т.н, доцент той же кафедры, kouznetsov@kstu.ru.
© S. V. Karpeev, docent of processes and apparatuses of chemical technology department, KNRTU, k_serega@rambler.ru; V. A. Kuznecov, docent of the same department, kouznetsov@kstu.ru.
1
