Определение диаметра колонны

Диаметр колонны определяется по максимально допустимой скорости пара w_макси объёму паров V ( в м³/с) из уравнения:

, м. (2.1)

По расчётной величине D и нормальному ряду диаметров колонн выбирается ближайшее значение, которое и используется в дальнейших расчётах.

В нефтяной промышленности принят следующий нормальный ряд диаметров колонн (в м), и предусматривающий равномерное увеличение площади поперечного сечения колонны при переходе от одного диаметра к другому:

1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,4; 7,0; 8,0; 9,0.

В настоящее время в практике проектирования наибольшее распространение получила следующая зависимость для расчёта максимально допустимой скорости пара в колоннах с переливными тарелками:

, м/с (2.2)

Коэффициент с_макс зависит от типа тарелки, расстояния между тарелками, нагрузки по жидкости на единицу длины слива и определяются по уравнению:

(2.3)

где К₁ – коэффициент, определяется в зависимости от типа тарелки из таблицы 2.1;

К₂=1 при расстоянии между тарелками Н>350 мм;

С₁ – коэффициент, определяется по рис. 2.1 в зависимости от расстояния между тарелками;

С₂ – коэффициент, равный 4, для всех типов тарелок, кроме струйной, для которой он равен 5.

Таблица 2.1

Значения коэффициента К₁в уравнениях (2.3) и (2.4)

Тип тарелки	К₁
Колпачковая тарелка Тарелка из S-образных элементов Клапанная тарелка Ситчатая и струйная тарелка Струйная тарелка с отбойниками	1,0 1,0 1,15 1,2 1,4

Рис 2.1 График зависимости коэффициента С₁от расстояния между тарелками Н.

Величина , учитывающая влияние нагрузки по жидкости на производительность колонны по пару, определяется по уравнению

(2.4)

где V_ж и V_п – объёмные расходы жидкости и пара в м³/с.

При расчёте по уравнению (2.4) предварительно принимают, что тарелка однопоточная, т.е. z=1. Если <10, следует принять =10. Если >65, надо брать двух - или четырехпоточную тарелку, и поэтому для подстановки в уравнение (2.3) значения , полученное из уравнения (2.4) при z=1, делится на z=2 или z=4.

Для рассматриваемого случая – клапанная тарелка и Н=500 мм:

К₁=1,15; К₂=1; С=650 и С₂=4.

Диаметр колонны определим отдельно для верхней и нижней частей колонны.

Для верхней части колонны

м/с

Для нижней части колонны

м/с

Согласно расчёту, диаметры концентрационной и отгонной частей колонны незначительно отличаются друг от друга. Поэтому в соответствии с нормальным рядом диаметров колонн примем диаметр колонны равным 1,4 м и одинаковым для обеих частей колонны.

Фактические скорости паров вверху и внизу колонны будут равны, соответственно:

м/с

м/с.

Следовательно, при примерно одинаковых физических свойствах пара и жидкости по высоте колонны, в верхней её части скорости паров в 1,25 раза больше, чем в нижней, а нагрузки по жидкости в 1,62 раза меньше. Такое распределение нагрузок говорит о том, что условия работы тарелок будут примерно одинаковыми, что и подтверждается, в частности, расчётом диаметра колонны. В связи с этим все последующие гидравлические расчёты будем производить только для верхней части колонны.

Основные размеры тарелки

Примем однопоточные клапанные тарелки типа ТКП модификации Б. При диаметре клапана 50 мм, отверстии под клапаном 40 мм и расстоянии между центрами отверстий 75мм такая тарелка имеет согласно ОСТ 26-02-1401-77 следующие характеристики [5, c.122]:

· диаметр колонны, D 1,4 м

· свободное сечение колонны, F_к 1,54 м²

· рабочее сечение тарелки, F_р 1,3 м²

· периметр слива, П 0,93 м

· сечение перелива, F_п 0,12 м²

· относительное свободное сечение тарелки, 10,12 %

· число клапанов, n 124

· число рядов клапанов, N 11

· длина пути жидкости на тарелке, l_ж 0,93 м

· высота сливной планки, h_п 0,06 м