Обеспечения надлежащего проектирования и эксплуатации Multi-Пасс лотки

Чтобы нормально функционировать при оптимальной мощности и эффективности, многоходовых поддоны должны быть сконструированы так, чтобы жидкость и пар потоки правильно сбалансированы. В данной статье содержатся руководящие указания о том, как этого добиться.

Стандартные лотки переток в ректификационные колонны работают с гравитация жидкость стекает вниз по извилистой модель при взаимодействии с парами, которые вытекают вверх. Как подъем жидкости Расходы, приведенные трения, сопротивления и соответствующие подъем жидкости голову на подносе палубе и в downcomers. После того как жидкость сопротивление становится существенным, лоток конфигурации делится на несколько потоков и проходит.

Двухпроходный поддоны довольно часто встречаются и в целом не представляют серьезных проблем проектирования, поскольку поток путей и лоток конструкции являются симметричными. Лоток проекты с более чем 2 жидкость проходит значительно более сложной из-за отсутствия симметрии, и должны быть разработаны с большой осторожностью. Трехходовой лотки редко из-за присущего им асимметричный дизайн и трудности баланса. Четыре пройти лотки являются более распространенными. Лотки с более чем 4 проходит редки, как хорошо. Если не указано иное, многоходовых лотки обсуждали в этой статье, четыре прохода лотков.

Гидравлические соображений

Одним из наиболее важных оперативных аспектов равновесия пара и жидкости потоков на подносе палубе. Крайне важно, чтобы пара и жидкости потоков связаться друг с другом и поток равномерно лоток.

Когда пара поток соразмерны жидкости в различных областях лоток, композиционные пинча может происходить и ограничить эффективность. С точки зрения гидравлические, когда потоки несбалансированным, сторона, которая в большей степени будет загружен преждевременно предельной вместимости лотка.

Влияние дисбаланса варьируется в зависимости от лотка дизайн и применение. Например, в приложениях, которые сильно загруженных паро-, чрезмерного потока пара в один раздел будет причиной наводнений в этом разделе, а в высоко ликвидных загрузкой приложений, чрезмерной жидкости в раздел может вызвать наводнение локализованных там же.

Общий термин, используемый для оценки пара и жидкости является VfL, пар / жидкость отношение. При проведении измерений на моль, эта величина, как правило, единицы для столбца, работающих в режиме общего отлив. Соответственно, соотношение VYL Следует также единство идеально сбалансированное лоток, работающих на общей отлив. Таким образом, VYL является определяющим определенного равновесия между этапами.

Поскольку большинство колонн не работают на общую рефлюкс, V / L соотношение может меняться в широких пределах от единицы. Абсолютное значение числа на самом деле не важно, но последовательность из этого числа различных проходов многоходовых дизайн имеет решающее значение.

Лоток геометрии и номенклатура

В своей простейшей форме, стандартный лоток переток состоит из лотка палубу и downcomer. Лоток колода перфорированных либо сито с отверстиями или клапанов, которые позволяют путешествовать пара вертикально вверх по палубе, чтобы контакт с жидкостью слоя, который течет горизонтально через нее. После контакта, пара отключается от жидкой и едет к следующей лоток сразу выше. Перемешивания пара и жидкости в целом образует пены и брызг или над палубой. Как пенистые жидкие смеси листьев на палубу, он перемещается в верхнюю часть downcomer. Downcomer предназначен для разъединения дополнительных пар, в этой смеси. Выключенным пара оставляет в верхней части downcomer, в то время уточнить жидкости путешествия вниз по downcomer и подается на лоток ниже.

Другие важные механические свойства на подносе downcomer просвет (C) и лоток плотины на выходе (W). Downcomer оформление вертикальных разрыв, образовавшийся между нижним краем downcomer стены и лоток палубе. Она служит поток отверстия, которые метров жидкости на поднос, а также поддерживает печать на жидком downcomer.

Выход плотины представляет собой вертикальную кусок металла, который находится на границе между окончанием лоток палубу и вход downcomer. Как правило, оно простирается на 25-75 мм (1-3 дюймов) над палубой лоток. Она служит для поддержания желаемого уровня жидкости на противне палубе, и во многих конструкций, используемых для обеспечения гидроизоляции выше downcomer очистки.

Эти функции будут рассмотрены ниже более подробно, поскольку они имеют важное значение в установлении баланса между пара и жидкости.

Multi-пасс поддоны имеют следующие геометрические характеристики:

Downcomers. Все четыре прохода поддоны имеют три вида downcomers (рис. 1). Сайд downcomers формируются колонны и стены downcomer панели. Они являются наиболее распространенным типом downcomer, и во всех одно-и многоходовых лоток конструкций.

Downcomer центр находится на оси башни, и состоит из двух панелей downcomer смещение от центральной линии. Центр downcomer симметрична, а также используется в два прохода конструкций. Две стороны downcomers и один центр downcomer находятся на переменном лотков, либо все нечетные или все четные лотки.

Третий тип downcomer является промежуточным, и не по центру, downcomer (OCDC). OCDC расположен между боковой и центральной downcomers на переменное лотков между теми, содержащие стороне и в центре downcomers. Они используются для многоходовых лоток проекты, которые имеют больше, чем два. OCDC сама асимметричным. Стороны ближе к осевой башни (именуемого стационарных) имеют более гармоничные, чем длина стороны дальше от оси (обвод).

Активный панелей области. Четыре пройти поддонов состоят из двух механически различные лотки, каждый из которых работает в сочетании с лотков непосредственно над и под ней. Есть четыре различных типов активных панелей области на 4-пасс лотки, назначенные как A, B, C и D (рис. 1):

* Группа: между пошлиной на растаможивание OCDC подвесных и входной стороне downcomer

* Группа B: между пошлиной на растаможивание OCDC стационарных и впускной центр downcomer

* Группа C: между пошлиной на растаможивание стороны downcomer и подвесных OCDC входе

* Группа D: между пошлиной на растаможивание центр downcomer и впускной OCDC борт.

Лоток, содержащий стороне и в центре downcomers будет одна панель и панель B 1 на каждой половине стенки лотка. Лоток, содержащий два OCDCs будет одна панель C и D 1 панели на каждой половине. Эти панели описано ниже.

Жидкости

Для простоты потока жидкости через downcomers и поперек палубы будут переданы в виде жидкости. Эта жидкость, скорее всего, будет двухфазной пены (особенно высокого давления), но термин "жидкие подойдет целях обсуждения. 2 показаны направления потоков жидкости в связи с downcomers через четыре прохода поднос, которые заключаются в следующем:

Жидкие оставив OCDC делится на две части. С одной стороны панели каналов на пути в сторону downcomer (синий). Другая часть панели каналов B на пути в центр downcomer (зеленый). Если лоток рассчитан правильно, жидких Расходы, приведенные поток будет пропорционален активной области, к которым они кормят.

Жидкие оставляя центр downcomer всегда должен быть разбит на равные части. Эти корма D панелей сразу же по обе стороны от центра downcomer (фиолетовый).

Стороны downcomers довольно изолированы и могут передать только жидкости и со стороны подвесных OCDC. Из жидкого состояния в сторону downcomer путешествия от оформления OCDC подвесной всей панели, и в сторону downcomer (синий). Жидкие оставив стороне downcomer путешествия через панель C, а затем впадает в сторону OCDC подвесных (красный).

Балансировка жидкости

Жидкости уравновешены изменения жидкой ограничения в downcomer и на подносе палуб, а именно: оформление downcomer и лоток плотины розетки.

Downcomer разрешений. Все downcomer разрешений должны быть размера, чтобы получить соответствующие перепада давления. Это делается в целях обеспечения надлежащего потенциала, уплотнение downcomer, а также характеристики потока от downcomer. Однако, так как стороны и в центре downcomers есть только один возможный пункт назначения, OCDC, ни механизм балансировки необходимо применять к ним. Баланс жидкости с downcomer разрешений надо только с OCDC.

Downcomer оформления рассчитывается как простой открытой местности расположены в вертикальной плоскости. Отверстия коэффициент для этого открытия, как правило, считается постоянной. Поэтому, чтобы настроить downcomer оформления, либо габаритная высота или длина (перпендикулярно потоку) зазора должна быть уменьшена. С разрешения формируются гармоничные downcomer длины, они не могут быть шире, только узкий.

Важно отметить, что эффект увеличения высоты downcomer оформления варьируется в зависимости от столба жидкости в downcomer. Из-за этого, это никогда не рекомендовал, чтобы сбалансировать распределение жидкости по обе стороны OCDC с помощью различных высотах очистки. Изменение длины зазора один метод рекомендуется перестройки. В противном случае, перегородки жидкости будет изменяться с процессом ставок.

Эффективная площадь очистки downcomer уменьшается перекрытием части downcomer. Обычно это делается с крепления, что оба блока нужное количество зазор шириной и поддерживает downcomer стены. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы заблокирован разделы мало и достаточно хорошо разошлись во избежание неправильного распределения потока.

Выход водосливов. Вейр нагрузка определяется как объемный поток через единицу длины плотины. Гребень жидкости над плотиной в основном функции плотины погрузки до 2 / 3 мощности. По мере увеличения загрузки плотины, гребня увеличивается, высота жидкости на входной лоток панели увеличивается и, наконец, гидравлическое сопротивление для пары возрастает.

Для того, чтобы правильно сбалансировать нагрузки на плотину многоходовых лоток плотины нагрузки на стороне и в центре downcomers должна быть постоянной, и плотины нагрузки по обе стороны от OCDC должны быть постоянными. Как и разрешений, изменение вертикальной высоты различных плотин, чтобы сбалансировать проходит не является приемлемым методом, так как гребень плотины на это зависит и от высоты плотины и плотины нагрузки. Если бы это было сделать, герб над плотиной будет варьироваться в разных условиях процесса и не позволит надлежащего баланса лотка при любых условиях. Таким образом, единственный приемлемый способ сбалансировать проходит с выходом плотины это сделать эффективная длина плотины или больше (Загибающиеся назад плотин) или меньше (пикетирования).

Мел-обратно водосливов. Сайд downcomers как правило, имеют относительно короткий плотина длиной потому downcomer аккорд Недалеко от башни оси. Это особенно важно в равной кипящей зоны конструкции, так как на боковой панели будет иметь тот же жидкости, как в центре панели B, но плотины стороны downcomer намного короче, чем плотины downcomer центра.

Рисунок 3 сравнивает Загибающиеся назад плотины дизайн (справа) со стандартной конструкции плотины. Загибающиеся назад плотина создает более эффективные стороны downcomer и легче, чтобы сбалансировать нагрузку на плотину две панели.

Эффект от использования скользящего назад плотина является то, что плотина занимает некоторое дополнительное кипящей области на панели. Это сужение, как правило, минимальна, но она должна быть учтена в лоток процесса балансировки.

Пикетировали водосливов. Пикетировали водосливов (рис. 4) используются для того чтобы преградить часть плотины равномерно по всей длине плотины. Они эффективно сократить течет длина плотины.

При проектировании пикетировали плотин, важно поставить пикеты равномерно по всей длине, чтобы не перекрывать большие участки плотину и создавать локализованные нерационального. Высота пикеты также имеет важное значение - они должны быть достаточно высок, что высота пены на подносе палубе не будет превышать высоту пикета в нормальных условиях эксплуатации. Пикеты, как правило, предназначены для 50% из лотка расстояния.

Пара потоков

Пара потоков вверх через лотки по пути наименьшего сопротивления. Предполагая, что не пара туннели используются, некоторые пары потоки оказались в ловушке на одной стороне downcomer и не имеют иного выбора, кроме потока непосредственно над панелью. Другие потоки пара делятся, а затем может пропустить ни к одному из двух панелей. Распределение этого раскола определяется гидравлическое сопротивление каждой из групп.

Например, пара, выходящего панель удерживается на обвода промежуточных downcomer, без выбора, кроме как потечет через панель C. Тем не менее, когда он проходит через панель C, она может подняться выше OCDC и поток либо панели или группа B, в зависимости от давления равновесие.

Пара, выходящего панель B, находящуюся между стационарных стороны OCDCs 2. Этот пар можете поехать в любой из панелей D и выше, но с лотка симметрична, поток между этими двумя группы должны быть по существу, даже, если не произойдет некоторый начальный нерационального. Этот конкретный переход позволяет равных пар между двумя половинами башни.

Пары оставив панелей C и D изолированы до половины колонке по центру downcomer. Эти пары могут свободно передвигаться либо группа или группа B, но не может поехать в другую половину башни. Распределение пара над OCDC имеет решающее значение для балансировки нарушений в лоток дизайн или операции.

Макет и балансировка 4-пасс лотков

Есть вообще две школы мысли, когда речь идет балансировка 4-пасс поддоны: равные кипящей области и равные по длине потока путь.

Равные кипящей области означает, что активное панелей области Д. будет в основном одинакового размера с одинаковым количеством отверстий перфорации (открытой) области. Этот метод расчета предполагает, что пара будет разбита на кварталы и будет поступать в равной степени к каждой из групп. Для того чтобы сбалансировать лоток, жидкость будет необходимо разделить на четыре части, а пропорции и в равной степени к каждой из групп.

В равной-дизайн потока путь длины, downcomers располагаются так, чтобы создать равные по длине потока пути, по каждой из групп нашей эры. Такая конструкция, по определению, не может иметь равные кипящей области на панели с башни сечения круглая. Таким образом, боковые панели (А и С) будет значительно меньше площади, чем кипящим более центральные панели (B и D). Правильную технику дизайн здесь предполагается, что эти группы будут иметь перфорированные области, которая пропорциональна их активной области и, что пар будет поступать на эти панели пропорционально их активной области. Жидкости должны быть пропорционально в лоток панели по отношению к их активной зоны, а также.

Внедрение этих двух методов довольно популярны и имеют свои преимущества и недостатки.

При любом лотке дизайн, конечной целью является создание пара и жидкости связаться равномерно по всей активной области задач. Критическая разделения жидкостей на 4-пасс лоток на OCDC. Это потому, что жидкость может двигаться в любом направлении от OCDC в зависимости от давления равновесие, и пара будет регулировать выше OCDC также. Для того чтобы сбалансировать потоки жидкости, корректировки должны быть сделаны, чтобы убедиться, разделить пропорционально кипящей областях, что это питание.

Шаг 1: установочные размеры downcomer и места на мощность. Multi-пасс поддоны должны быть сконструированы так, чтобы downcomer размеры соответствуют технологическим требованиям. Желаемого результата в том, что downcomers имеют сходные или даже идентичны, скоростей. Расположение внешней стене стороны downcomer фиксируется, как осевой центр downcomer. Другие размеры и места доступны для корректировки в лоток макета.

Стороны и ширины центр downcomer должны быть отрегулированы так, что они будут иметь тех же скоростях. При равных кипящей зоны конструкции, это довольно простой, поскольку предполагается, что жидкость будет разделен на кварталы. С таким же потоком путей длины образцов, дозирования жидкости между боковой и центральной downcomers является итерационная процедура, так как изменения в любой из downcomer размеры повлияет на соответствующие активные зоны и, следовательно, изменения дозирования жидкости, протекающей по стороны и в центре downcomers.

Размер OCDC будут установлены в соответствии скорости в сторону центра и downcomers. Тем не менее, осевой OCDC необходимо будет скорректировать, чтобы сделать панели либо равны кипящей области или равные по длине потока путь. Площадь поперечного сечения из OCDC варьируется в зависимости от ширины downcomer и расположение оси. Поэтому, чтобы установить downcomer скорости в OCDC, проектировщик должен знать ее требуемом месте, а затем вычислить его нужной ширины.

Это вложенных итерационных процесса может быть достаточно сложной задачей. Когда downcomers являются уклон, улучшить производительность лотка, процесс проектирования становится еще более сложным. Чтобы быть успешным в этих макетов, разработчику необходимо быть очень терпеливым или программы оптимизации раскладки.

Шаг 2a: Баланс потоков равных кипящей зоны конструкции. Сбалансированный дизайн равных кипящей районов лоток необходимы следующие функции:

Палуба отверстия. Палуба отверстия должны быть выделены в равной степени все проходит, с 25% отверстия в каждом проходе. Фактические кипящей области должны быть примерно одинаковы, а количество отверстий или слот районы должны быть точным. Это может быть затруднительным при больших клапанов или отверстий на подносе палубе, так как внешние панели (А и С), имеют более кривизны и может сделать это трудно вписать достаточно клапаны на этих панелей.

Выход водосливов. Плотина на вершине центра downcomer, W2, должны быть пикетировали, чтобы иметь то же эффективной длине плотины на верхней стороне downcomer, W1. Это гарантирует, что на гребне плотины равна в обоих случаях независимо от общего расхода жидкости. Пикетирование является единственным приемлемым способом достижения этой цели. Как уже говорилось выше, варьируя высоту плотины является неприемлемым, поскольку этот тип дизайна производит равномерное распределение только один указанный расхода жидкости.

Плотина на стационарных стороны OCDC, W4, также должны пикетировали иметь такую же эффективную длину плотины обвода OCDC, W3. Это сохраняет то же самое на гребне плотины для обоих потоков ввода промежуточных downcomer и тем самым помогает поддерживать уровень жидкости равным с обеих C и D проходит. Пикетирование OCDC плотин является обязательным, если пара выравнивается по OCDC (например, пара туннелей или усеченных downcomers), но не является обязательным с convenitonal downcomers так как пара не имеет альтернативы пути.

Downcomer разрешений. Оформление на стационарных стороны OCDC, C2, должны быть заблокированы (или пикетировали), поэтому его эффективная длина релиз равна оформление на обвода downcomer промежуточных, C1. Это обеспечивает равный раскол жидкости проходит по обе стороны от downcomer.

Шаг 2b: Баланс потоков для равного-дизайн потока путь длины. Балансировка модификаций для равного-дизайн потока путь длиной в основном аналогичные тем, которые используются для равных кипящей зоны конструкции, хотя Есть некоторые различия.

Палуба отверстия. Палубе отверстия должны быть направлены на отдельных проходит так, что их число пропорционально кипящей области, которые проходят.

Водосливов. Плотины центр downcomer, W2, должны быть пикетировали так, чтобы ее длина, деленная на длину плотины downcomer стороны, вес, пропорциональна панели B кипящей области разделены группой кипящей области. Один из способов подтвердить, что конструкция сбалансирован, чтобы проверить, что плотина нагрузка же на стороне и в центре водосливов. Поскольку пикетирование в центре downcomer стремится свести к минимуму Емкость лотка, количество пикетирование должно быть как можно ниже. Это может быть сделано путем плотины стороны downcomer эффективно и дольше, расширение downcomer стороны, с помощью скользящего назад плотины на стороне downcomer, или сочетание того и другого.

Для равных дизайн потока путь длины, жидкости, протекающей со стороны downcomer к OCDC значительно меньше, чем жидкость течет из центра downcomer промежуточных downcomer. Таким образом, на плотине обвода OCDC, W3, следует также пикетировали иметь длину, равную длине стационарных плотины, W4, умноженной на отношение площади C панели в районе панели D (т. е. W3 = W4 Это поддерживает плотины длиной пропорционально жидкости в каждом проходе, и обеспечивает тот же герб над плотиной для обоих потоков ввода промежуточных downcomer, и таким образом помогает поддерживать уровень жидкости равных в обоих случаях.

Различные плотины высотой от балансировки проходит не допускается.

Downcomer разрешений. Оформление на обвода OCDC, Cl, должны быть заблокированы поэтому его эффективная длина релиз равна оформления на внутреннем обводе промежуточных downcomer, C2, умноженной на отношение площади (Cl = C2 ]). Это обеспечивает пропорциональное разделение жидкости проходит по обе стороны от downcomer. (Заметим, что downcomer оформление не меняется для стационарных и подвесных стороны OCDC.)

Заключительные мысли

Если лоток соответствующего размера, то сбалансированный дизайн должен выполнить, как ожидалось. Однако, если лоток не должным образом сбалансированы, последствия могут вызвать лоток на провал. Правильный баланс потока не может сделать плохо размера лотка работы, но неправильный баланс потоков, безусловно, может внести умеренной или агрессивно размера лотка с треском провалились.

MARK Пиллинг

SULZER CHEMTECH USA, INC

MARK пилинг является менеджером технологии Sulzer Chemtech USA, Inc (Tulsa, OK, телефон: (918) 447-7652, E-почта: <a href="mailto:mark.pilling@sulzer.com"> знака. pilling@sulzer.com </ A>), где он специализируется на высокопроизводительных лотков и различных технологических процессов. В его обязанности входит разработка новых продуктов и тестирование, разработка конструкции оборудования корреляции и программ, а также устранения неполадок и проведения теста на новое оборудование. Он является автором различных статей по вопросам массового перевода и продуктов события и 2 патентов. Он является зарегистрированным профессиональным инженером и получил степень бакалавра наук в области химического машиностроения Univ. Оклахома. Он является членом Технического комитета по Фракционирование Research, Inc