Устройство и применение тарельчатых колонн.Классификация тарелок.Гидродинамические режимы тарелок.Плюсы и минусы тарельчатых клон

Тарельчатые колонны секционированы по высоте поперечными тарелками. В этих тарелках восходящие пары последовательно барботируют через слои жидкости на тарелках, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Жидкость непрерывно перетекает с верхних на нижние тарелки, которые отделены друг от друга свободным пространством, где пары отделяются от уносимых ими капель и брызг. Таким образом, в тарельчатых колоннах происходит ступенчатый контакт паровой и жидкой фаз. Тарельчатые колонны применимы при высокой производительности, для широкого интервала нагрузок по пару и жидкости, способны четко разделить смесь. Высокое гидравлическое сопротивление этих аппаратов имеет вредное значение лишь для ректификации под вакуумом.

Тарелки могут быть со сливными устройствами - колпачковые, ситчатые, клапанные, пластинчатые, с S-образными элементами, струйные и т.д. и без сливных устройств – провальные, решетчатые, трубчатые, волнистые. Требования к тарелкам: высокая интенсивность и эффективность массообмена, простота изготовления и монтажа, низкое гидравлическое сопротивление.

Классификация тарелок: 1). по наличию переточных каналов – с переточными каналами и без них, 2). по числу потоков на полотне тарелки, 3). по взаимному направлению пготоков фаз: противоточные, прямоточные, перекрестные, 4) по способу перелива жидкости на полотне тарелок – с диметральной и радиальным переливом.

Используются, например, тарелки с круглыми колпачками: 1 – корпус колонны, 2 – диск тарелки, 3 – колпачки, 4- вырез стенки колпачка, 5 – сливной порог, 6 – патрубок для прохода газа или пара, 7- вертикальная перегородка, 8-переточный канал.

Тарелка представляет собой металлический диск 2 с отверстиями, в которых укреплены патрубки, перекрывемые сверху колпачками. В нижней части колпачка имеются вырезы (или прорези), через которые барботирует пар. Проходя через слой жидкости, пар поступает в патрубки верхней тарелки. Жидкость перетекает на нижнюю тарелку через переточные каналы, концы которых погружены в жидкость (гидравлический затвор). Иногда переточными каналами служат цилиндрические трубки. Колпачки размещаются в вершинах равносторонних треугольников. Уровень жидкости на тарелке определяется высотой сливного порога. Тарелки со сливными устройствами могут работать в трех гидродинамических режимах: 1) пузырьковом; 2) пенном; 3) струйном. Пузырьковый режим – при небольших скоростях пара. Поверхность контакта фаз небольшая. При увеличении скорости пара отдельные пузырьки сливаются в струю, при разрушении которой образуется пена. Поверхность контакта фаз максимальна. Это пенный режим. При дальнейшем росте скорости пара паровые струи выходят на поверхность барботажного слоя, образуя большое количество крупных брызг. Это струйный режим. Поверхность контакта фаз резко снижается. Поверхность контакта фаз резко снижается. Плюсы: широкий интервал нагрузок по пару и жид, большая производительность, высокая четкость разделения смеси. Минусы: сложность, дороговизна, повышенное гидравлическое сопротивление.