Ректификационные колонны
Тарелки из S-образных элементов предназначены для колонн, работающих при атмосферном или невысоком давлении, для них характерна устойчивая равномерная работа при изменении нагрузок. Производительность тарелок на 20% выше, чем желобчатых.
Еще более эффективны для колонн, работающих при переменных нагрузках по пару и жидкости, а также для колонн, в которых требуется добиться повышенной четкости разделения, клапанные прямоточные тарелки. Основной элемент такой тарелки — клапан (рис. 21), который под действием паров приподнимается над полотном тарелки на различную высоту. В отличие [33] от прочих колпачковых тарелок, работающих в статичном режиме, для клапанных тарелок характерен динамический, переменный режим работы.
Подвижные клапаны в зависимости от паровой нагрузки поднимаются или опускаются, регулируя площадь свободного сечения тарелки. Благодаря такой конструкции, в широком пределе нагрузок, определяемом возможной длиной хода клапана, скорость паров существенно не меняется.
Из бесколпачковых тарелок применение в последние годы нашли решетчатые тарелки провального типа и сетчатые тарелки с отбойными элементами.
Основным показателем для тарелок с переливами является скорость паров в свободном сечении колонны. Скорость паров [33] в колоннах установок первичной перегонки зависит от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки тарелки по жидкости, физических свойств разделяемых продуктов и других факторов. Она составляет: в атмосферной колонне 0,6—0,9 м/сек, в отбензинивающей 0,2—0,3 м/сек, в стабилизаторе 0,15—0,2 м/сек, в вакуумной 2—3 м/сек.
На установках первичной перегонки нефть требуется разделить на большое количество фракций. Поскольку одна обычная ректификационная колонна может обеспечить разделение смеси только на две фракции, на современных перегонных установках широкое распространение получили сложные колонны, в которых как бы совмещается несколько простых колонн (рис. 22).
Нагретая в печи нефть поступает в среднюю часть секции 1 и разделяется на жидкую и паровую фазы. Жидкая фаза опускается по тарелкам нижней (отгонной) части секции и при этом из нее отгоняются легкие фракции. Для улучшения условий отгонки легких фракций в нижнюю часть отгонной секции вводится водяной пар.
Паровая фаза поднимается по тарелкам верхней концентрационной части секции 1, постепенно облегчается по составу и затем поступает в секцию 2. Секция 1 представляет собой полную ректификационную колонну, остатком которой является мазут, а дистиллятом — смесь бензиновых, керосиновых, дизельных фракций. Эта смесь служит сырьем секции 2. В секции 2 от смеси отделяется тяжелая дизельная фракция (300—350° С), которая частично перетекает в секцию 1, являясь ее орошением, а частично поступает в отдельно расположенную отгонную часть. Здесь тяжелая дизельная фракция дополнительно ректифицируется. Для облегчения удаления легких компонентов в нижнюю часть отгонной секции также вводится водяной пар, как и в нижнюю часть основной колонны [12].