Оборудование для химической промышленности: 【Тема недели】 Как возникает падение давления в колоннах и как его снизить? (9.6.2011–15.6.2011)

Причины падения давления: газ должен подниматься от нижней части колонны к её верхней части. По сути, газ течет от места высокого давления к месту низкого давления; следовательно, при его движении неизбежно возникает потеря давления. Как уменьшить: путем оптимизации конструкции, установки подходящей скорости потока воздуха в пустой колонне и скорости потока воздуха через сито, а также выбора подходящих внутренних элементов колонны. Оптимизация процесса снижает нагрузку на газофазу. У перегонных колонн под давлением и под низким давлением также существуют особые требования.

Падение давления в колонне обусловлено в основном сопротивлением, создаваемым решетками колонны (сопротивлением наполнителя). Сопротивление, создаваемое пластинами, включает три компонента: сопротивление сухой пластины, сопротивление поверхностного натяжения и статическое давление жидкостной колонны. Сопротивление наполнителя обусловлено в основном сопротивлением поверхностного натяжения и т. д. Потери напора в обычных колоннах с наполнителем меньше, чем в колоннах с пробками. Обычное сопротивление составляет 200–300 Па.

Сопротивление обусловлено сопротивлением потока в газовой фазе и сопротивлением решеток колонны. Чем выше скорость потока в газообразном состоянии, тем больше сопротивление ； Характеристики пластин влияют на сопротивление.

Падение давления в ректификационной колонне – это разница давлений между нижней и верхней частями колонны. В случае колонны с плавающими клапанами падение давления состоит из трех компонентов: падения давления на сухой слой, падения давления в жидкостном слое и падения давления, необходимого для преодоления поверхностного натяжения жидкости. Для фиксированной башни падение давления в башне пропорционально квадрату скорости потока газа.

Основные факторы, влияющие на сопротивление, — это изменение направления потока газа, используемый заполнитель, диаметр колонны, объем пространства и т. д

Колонна с наполнителем: 1. Структура и виды наполнителя и т. д.; 2. Нагрузка на колонну во время работы; 3. Эффективность распределения жидкости; 4. Процесс полимеризации; 5. Процесс разложения; 6. Ошибки в эксплуатации

Основными причинами возникновения падения давления в колонне являются: влияние скорости потока газа в пустой колонне, сопротивление наполнителя, расположенного внутри колонны, влияние статического давления жидкости внутри колонны, а также сопротивление, обусловленное поверхностным натяжением. Меры по снижению падения давления включают выбор подходящей скорости потока газа в пустой колонне, подходящего типа наполнителя, его высоты и степени пористости, а также оптимального распределения жидкости и уровня её статической поверхности на пластинах колонны

Основным недостатком пластинчатых колонн является узкий диапазон регулировки процесса оперирования, склонность ситовых пластин к засорению, а также увеличение сопротивления при протекании газа и жидкости через пластины с плавающими клапанами. Влияние скорости потока газа в пустой колонне, а также давления жидкости внутри колонны и сопротивления, обусловленного поверхностным натяжением. Решение: необходимо выбрать подходящую скорость потока газа в пустой колонне, подходящую форму наполнителя, его высоту, а также степень пористости перегородок колонны. Также важно определить правильное распределение жидкости и уровень её поверхности на перегородках

Причины возникновения падения давления в колонне описаны в моем ответе на следующей ссылке: http://bbs.hcbbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=949875&page=1#pid8021467. Для снижения падения давления: 1. В случае пластинчатых колонн можно снизить падение давления путем регулировки степени заполнения, размера трубок для сброса жидкости, выбора подходящего типа клапанов, определения количества каналов для отвода избыточной жидкости (один канал, два канала и т. д.), а также диаметра колонны； 2. Для колонны с наполнителем, если выбран тип наполнителя и определена нагрузка паровой и жидкостной фаз внутри колонны, то падение давления в основном уже определяется, и остается только учитывать характеристики самого наполнителя ； Конечно, при условии обеспечения эффективности разделения наполнителя можно выбрать наполнитель с меньшей площадью поверхности (наполнитель с высокой пропускной способностью), что приведет к значительному снижению давления падения. В целом, пропускная способность, эффективность и падение давления у упорядоченных наполнителей выше, чем у хаотично расположенных наполнителей и решетчатых элементов.

Чтобы снизить падение давления в колонне, у пластинчатых колонн любые методы оказываются крайне ограниченными. Во-первых, падение давления на решетке обусловлено трьмя факторами: падением давления на сухой слой, падением давления в жидкостном слое и поверхностным натяжением; первые два являются основными. Падение давления в жидкостном слое определяется высотой плотины и толщиной слоя жидкости над плотиной (высотой уровня жидкости). При слишком низкой высоте плотины контакт пара и жидкости становится плохим, что снижает эффективность ； Хотя уровень жидкости над плотиной можно снизить за счёт множественного перелива, слишком низкий уровень жидкости приводит к неравномерному потоку жидкости на поверхности пластины, что способствует обратному смешиванию и также влияет на эффективность. Поэтому для идеально спроектированной пластины-ступени возможности дальнейшего снижения давления на ней путем уменьшения давления в жидкостном слое крайне ограничены. Повышение степени пористости позволяет снизить давление на сухую пластину, однако учитывая неравномерность толщины жидкостного слоя на пластине, чтобы избежать утечки жидкости, доля давления на сухую пластину в общем давлении не должна быть слишком малой. Как только будет определен этот минимальный процент, у гибкой пластины останется небольшой запас для корректировки напряжения падения. Поэтому по сравнению с колоннами с наполнителем высокой энергии большое падение давления и низкая энергия паровой фазы являются серьезными недостатками пластинчатых колонн, с которыми трудно справиться. Это также одна из основных причин, по которой в рамках большинства проектов по расширению производства пластинчатые колонны заменяют на колонны с наполнителем.