2.6.2. Применение противоточных насадок
Противоточные вакуумные колонны с регулярными насадками конструктивно мало отличаются от традиционных малотоннажных насадочных колонн. Только вместо насадок насыпного типа устанавливаются блоки или модули из регулярной насадки и устройства для обеспечения равномерного распределения жидкостного орошения по сечению колонны. В сложных колоннах число таких блоков (модулей) равно числу отбираемых фракций мазута [10].
Достоинства противоточных насадок:
высокая производительность по мазуту;
возможность получения глубоковакуумного газойля с температурой конца кипения более 550 оС;
пониженная (на 10–15 оС) температура нагрева мазута в печи;
более чем в два раза снижение потери давления в колонне;
существенное снижение расхода водяного пара на отпарку [10].
Минусы прямоточных насадок:
в колоннах диаметром более двух метров наблюдается избирательность при движении потоков пара и жидкости, что требует более частого их перераспределения;
насадка занимает все поперечное сечение колонны;
при переходе к другому ассортименту продукции необходимо секцию разделить на несколько частей, что сопряжено с дополнительными затратами [43].
Отечественная насадка «Вакупак» (рис. 2.18а) превосходит западные аналоги «Меллапак» (Швейцария) и «Гемпак» (США).
Она представляет собой пакет вертикальных пластин, параллельных оси колонны. Пластины состоят из просечно-вытяжного листа с горизонтальными гофрами. На гофрах имеются отогнутые и направленные вниз выступы с отверстиями. Эти выступы обеспечивают определенное расстояние между пластинами. Жидкость стекает по гофрам в виде пленки (такое движение сохраняется при любой нагрузке по пару и жидкости). Газ движется снизу вверх в зазорах между гофрированными листами. Выступы гофров обеспечивают интенсивное внутреннее перемешивание жидкости и пара [45].
Часто для реализации процессов четкого разделения без наращивания высоты колонны необходима более эффективная насадка с малой высотой эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). Для этого была разработана насадка «Кедр» (рис. 2.18б). Насадка представляет собой пакет вертикальных листов с двунаправленным гофрированием, обеспечивающим обеим фазам возможность перехода в смежные каналы, образованные гофрами. Для улучшения смачивания насадки и создания более равномерной пленки жидкости на поверхности листов перед гофрированием наносят мелкое рифление [46].
Для сравнения ВЭТТ «Вакупак» составляет 0,5–1,1, а «Кедр» - 0,3–0,5.
В настоящее время предлагается вихревая пакетная насадка (рис. 2.18д). Насадка состоит из множества вихревых ячеек, в которых происходит процессы тепло- и массообмена. Конфигурация стенок ячеек насадки такова, что при взаимодействии газовой и жидкой фаз внутри них развивается вихревое движение [47].
а |
б |
в г |
|
д |
|
Рис. 2.18. Регулярные насадки:
а – насадка «Вакупак»; б – насадка «Кедр»; в – насадка Зульцер; г – насадка Гудлоу; д – вихревая насадка.
Насадка Зульцер (рис. 2.18в) состоит из перемежающихся слоев гофрированной сетки или перфорированного металлического листа, причем гофры в соседних слоях повернуты в противоположную сторону.
Насадка Гудлоу (рис. 2.18г) представляет собой свернутую спираль из сетчатого чулка, в колонну укладывается послойно и пар проходит в щелях между сетчатыми слоями [29].