Ректификационные колонны

К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт, относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на единицу массы  транспортируемого продукта, сложность  изготовления и эксплуатации оборудования для очистки транспортирующего  и отработанного воздуха, значительный износ материалопроводов и измельчение  транспортируемого продукта. Однако правильный выбор способа и оборудования для пневмотранспортирования данного  продукта позволяет частично или  полностью их устранить.

Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортную систему, являются производительность по твердой фазе, длина трассы и  высота подъема, концентрация транспортируемого  материала, массовый коэффициент взвеси, величина избыточного давления в  начале трассы (для установок нагнетающего действия) и остаточного давления (разрежения) в конце трассы (для  установок всасывающего действия).

По способу  создания воздушного потока и условиям движения его в трубопроводе вместе с материалом пневмотранспортные установки  подразделяются на всасывающие, нагнетающие  и комбинированные (всасывающе-нагнетающие).

 

Рис. 1 - Нагнетательная пневмотранспортная установка

 

Рис. 2 - Всасывающая пневмотранспортная установка

 

Рис. 3 - Комбинированная  пневмотранспортная установка

 

В зависимости от разряжения в конце транспортной системы  всасывающие установки подразделяют на установки с низким остаточным давлением (до 0,01 МПа), средним (до 0,03 МПа) и высоким (до 0,09 МПа). Однако практически  всасывающие установки работают при остаточном давлении не превышающем 0,05 МПа. Повышение остаточного давления уменьшает плотность воздушного потока, снижает его несущую способность  и увеличивает расход воздуха. Относительно больших значений массового коэффициента взвеси m во всасывающих установках можно достичь только при очень  малой протяженности транспортирования, поэтому для перемещения материала  потоком средней и высокой  концентрации на значительные расстояния необходимо применять только нагнетающие  установки

Нагнетающие установки различают по величине давления в начале транспортной сети: установки низкого давления (до 0,11 МПа), установки среднего (до 0,2 МПа) и высокого (до 0,9 МПа) давления.

Требуемое начальное давление в нагнетающих  установках или разряжение в установках всасывающего типа зависят от расчетного значения потерь давления в пневмотранспортной установке, которые в свою очередь  определяются концентрацией твердой  фазы в аэросмеси, дальностью транспортирования, производительностью установки и принципом работы пневмосистемы (аэрогравитационный способ транспортирования или способ перемещения отдельных частиц в потоке воздуха).

Нагнетательные  установки удобны тогда, когда материал из одного пункта перемещается в несколько  приемных пунктов. Всасывающие установки  удобны тем, что они работают без  пылевыделения и способны забирать сыпучий материал из нескольких пунктов  и передавать его в единый сборник-накопитель. В них используется вакуум (40-90 кПа). Всасывающе-нагнетательные установки  сочетают основные преимущества нагнетательных и всасывающих установок. В них  используются заборные устройства всасывающего типа, работающие без пылевыделения, а в наиболее протяженном трубопроводе материал переносится под давлением  при довольно высоких концентрациях. В небольших установках обе ветви (всасывающая и нагнетающая) могут  работать от одной воздуходувной  машины.

Каждая  пневмотранспортная установка включает в себя следующие основные узлы: питатель - устройство для ввода  материала или аэросмеси в  трубопроводы, системы воздухопроводов  и материалопроводов, разгрузители с фильтром для воздуха, воздуходувную  машину и приемник материала.

Конструкции питателей нагнетающих и всасывающих  пневматических установок различны, так же как различны способы и  принципы создания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей  установки выполняет функцию  загрузочного устройства для подачи материала в движущуюся струю  воздуха, а питатель нагнетающей  установки предназначен для создания аэросмеси надлежащей концентрации.

Загрузочные устройства для всасывающих установок  делятся на две группы: всасывающие  сопла и питатели тройники.

Питатели  нагнетающих пневмотранспортных установок  имеют более разнообразные конструкции. Эжекторные, рукавные питатели, шлюзовые и шахтные затворы применяют  в установках низкого давления, шлюзовые питатели - в установках среднего давления, камерные пневмонасосы и винтовые (шнековые) питатели - в установках высокого давления, винтовые питатели используются так  же в установках среднего давления.

Разгрузочные  устройства. Эти устройства предназначены  для выделения материала и  пыли из пневмопотока и направления  его для дальнейшего транспортирования  или переработки. В связи с  тем, что во всасывающих установках разгрузочное устройство находится  под разряжением, затворы и клапаны  к нему должны быть герметичными. В  нагнетающих установках особой герметизации разгрузочных устройств не требуется, в системах высоконапорного транспортирования  материалов, особенно при транспортировании  сплошным потоком, где расход воздуха  весьма незначителен при подаче материала  в бункеры (силосы) большой емкости  разгрузители могут отсутствовать: удаление воздуха производится через  фильтровальные окна.

Материалопроводы. Надежность и эффективность работы пневмотранспортной установки в  значительной мере зависит от правильного  выбора материалопроводов. Первостепенную роль играет материал, из которого они  изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения между отдельными участками  трубопроводов.

Материалопроводы  должны быть герметичны, износоустойчивы, иметь по возможности максимально  гладкую внутреннюю поверхность  для обеспечения минимального сопротивления движению аэросмеси. Как показала эксплуатация пневмосистем, нарушению нормального режима, возникновению вихрей и образованию завалов в трубах способствуют дефекты в местах соединения материалопроводов - смещения кромок труб в местах стыка, неплотности либо наплывы на внутренней стороне.

В пневмотранспортных установках низкого давления материалопроводы, как и воздуховоды систем аспирации, изготавливают из тонколистовой  черной, оцинкованной и нержавеющей  стали и дюраля или из тонкостенных труб; в установках среднего и высокого давления используют в основном остальные  бесшовные трубы. Возможно применение материалопроводов из винипласта и  полиэтилена, органического и неорганического  стекла, но надо иметь в виду, что  использование неметаллических  материалов влечет за собой конструктивное усложнение системы в целом: при  перемещении по ним аэросмеси  возникают значительные по величине электрические заряды, и поэтому  требуется специальная сложная  система заземления.

Воздуходувные машины. Системы воздухоснабжения. В пневмотранспортных установках применяют  разнообразные воздуходувные машины - от центробежных вентиляторов до двухступенчатых  поршневых компрессоров. Выбор того или иного типа воздуходувной  машины зависит от количества транспортирующего  и требуемого по гидравлическому  расчету давления:

• для всасывающих установок с низким вакуумом целесообразно применять центробежные вентиляторы, со средним вакуумом - воздуходувки, с высоким - водокольцевые вакуум-насосы;
• для нагнетающих установок низкого давления следует устанавливать центробежные вентиляторы или воздуходувки, для установок среднего давления воздуходувки или вакуум-насосы, для установок высокого давления – компрессоры.

Окончательно  тип и серию воздуходувной  машины выбирают, сопоставляя рабочие  характеристики этих машин с характеристиками сети при оптимальных для этой транспортной системы параметрах работы машины. Рабочие характеристики воздуходувных  машин приводятся в специальных  каталогах серийно выпускаемого воздуходувного оборудования.

 

1.1 Пневмотранспортное оборудование  нефтеперерабатывающих заводов

 

На нефтеперерабатывающих  заводах широко используют пневмотранспорт  для катализатора и кокса. Транспортирующим агентом обычно является воздух, дымовые  газы, нефтяные пары, водяной пар.

На установках каталитического крекинга с отдельно установленными реактором и регенератором  применяют двукратный подъём катализатора, на установках с совмешёнными аппаратами, устанавливаемыми один над другим,- однократный подъём. Пневмотранспорт  катализатора осуществляют непрерывным  способом.

Основные  узлы пневмоподъёмника установок каталитического  крекинга с движущимся шариковым  катализатором - конический пневмоствол, дозер и бункер - сепаратор. Система  этих аппаратов установки с совмещёнными реактором и регенератором показана на рис. 4. Ствол пневмоподъёмника высотой  около 74 м имеет диаметр внизу 461 мм, вверху 728 мм. Диаметр ствола увеличивается  более интенсивно в верхней части, что обеспечивает снижение скорости частиц в конце их подьёма. Пневмоствол опирается внизу на крышку дозера.

 

Рис. 4

 

Верхний конец ствола может перемещаться свободно, для чего в нижнем днище  бункера - сепаратора установлено сальниковое  уплотнение. В местах прохода через  площадки для обслуживания установки  ствол снабжён роликовыми опорами (рис. 4), позволяющими ему перемещаться в вертикальном направлении. Тепловое удлинение пневмоствола составляет около 500 мм. В местах роликовых опор к стволу приварены швеллеры. Оси  роликов закреплены в вилках подпружиненных штоков, исключающих возможность  заклинивания конического пневмоствола.

В средней  части на отметке 51630 мм пневмоствол  имеет опору, которую используют при ремонте для демонтажа  дозера. Ствол выполнен из стали 12ХМ.

Конструкция дозера с пневмотической регулировкой подачи катализатора приведена на рис. 3. Нижняя часть пневмоствола 1 проходит внутри по оси цилиндрического корпуса 5 дозера, не доходя до нижней крышки 10. Пространство между стволом и  корпусом дозера разделено коаксиально  расположенной гильзой 6. Катализатор  по штуцеру 12 поступает в кольцевое  пространство между корпусом дозера и гильзой и опускается сплошным потоком. Воздух, необходимый для  пневмотранспорта, подаётся двумя потоками. Основной, так называемый первичный, поток воздуха подаётся по штуцеру 2 и поступает по кольцевому пространству между гильзой и пневмостволом  к устью пневмоствола, где подхватывает катализатор, увлекая его в пневмоствол. Расход катализатора регулируют изменением потока вторичного воздуха, вводимого  по штуцеру 8 и коллектору 7 через  отверстия в корпусе дозера. Вторичный  воздух, выходя из-под фартука 9, способствует захвату катализатора.

Для осмотра  и ремонта дозера служит нижняя крышка, на которой расположен дренажный  штуцер 11. Кроме этого, на дозере предусмотрены  патрубки 3 для ввода катализатора из системы вторичной системы сепарации, а также свежего катализатора. Дозер имеет четыре опорные лапы 4. Корпус дозера воспринимает вес пневмоствола и усилен рёбрами.

Для отделения  катализатора от воздуха и накопления некоторой части катализатора служит бункер-сепаратор (рис. 4). Над пневмостволом 1 в бункере-сепараторе установлен отражатель 6, выполненный в виде полого призматоида. Поток из пневмоствола попадает на колонную плиту - стенку отражателя. Частицы  катализатора, отражаясь, ссыпаются  по полкам 9 вниз. Воздух выходит через  два круглых окна а в боковых  стенах отражателя. Выйдя из-под  внутреннего стакана 8 в кольцевой  зазор между ним и корпусом бункера-сепаратора, воздух уходит через  патрубки 7 в верхней части корпуса  и через два циклонных сепаратора, установленных выше бункера-сепаратора, выбрасывается в атмосферу. Катализатор  выводится через штуцера 10 и 11 в  нижнем днище бункера-сепаратора в  реактор и частично в систему  частичной сепараци для отделения  мелких частиц.

Наклонная отражательная плита выполнена  биметаллической из стали 12ХМ с защитным слоем из износостойкого чугуна Х28Н2М2.

Пневмоствол в месте прохода через сальник 2 в нижнем днище бункера-сепаратора теплоизолирован и покрыт рубашкой. Это снижает температуру сальника. Для предотвращения попадания катализатора в зазор между пневмостволом  и патрубком 4, окружающим пневмоствол, на пневмостволе имеется стакан 5, закрывающий  зазор. Кроме того, в полость зазора между патрубком и пневмостволом  предусмотрена подача воздуха по штуцеру 3 для отдува.

 

Рис. 5

 

2. Газгольдеры

 

Газгольдер (англ. gas-holder) - большой резервуар  для хранения природного биогаза, или  сжиженного нефтяного газа. Различают  газгольдеры переменного и постоянного  объёма.

 

1. Газгольдеры переменного объёма

 

Газгольдеры переменного объёма хранят газ при  давлении, близком к атмосферному и температуре окружающей среды. Объём контейнера изменяется с изменением количества хранимого газа, для больших  газгольдеров он может достигать 50 000 м³ при диаметре цилиндрического  хранилища 60 м.

Газгольдеры могут изготавливаться из железобетона, стали или резины.

Железобетонные  или стальные газгольдеры мокрого  типа состоят из вертикального цилиндрического  бассейна, наполненного водой, и отрытого снизу колокола, поднимающегося при  увеличении количества газа. В поршневых (сухих) газгольдерах бассейн отсутствует, а объём регулируется перемещением плотно подогнанного к нижнему резервуару поршня. Газгольдеры переменного  объёма использовались не столько для  долговременного хранения газа, сколько  для поддержания давления газа в  безопасных пределах при его потреблении.