Колонны, работающие под давлением

Эксплуатация колонн, работающих под давлением и под вакуумом

Лекция 4. Эксплуатация технологического оборудования.

Давление в колоннах. Давление в ректификационных колоннах является важнейшей эксплуатационной характеристикой. По величине давления колонны подразделяют на атмосферные, колонны, работающие под давлением, и вакуумные.

Все ректификационные колонны представляют собой весьма ответственные аппараты и требуют квалифицированного обслуживания и ремонта. Колонны, работающие под давлением, превышающим 0,07 МПа, кроме того, подведомственны инспекции Ростехнадзора, должны проходить специальное освидетельствование и периодические осмотры согласно имеющимся инструкциям.

Давление в колонне значительно влияет на многие показатели процесса ректификации, причем в зависимости от конкретных условий это влияние может быть различным.

Главной предпосылкой для выбора давления в колонне является температурный режим процесса ректификации. Повышение давления позволяет осуществить фракционирование при высоких температурах, что необходимо в случае разделения смесей, состоящих из компонентов с низкими температурами кипения (ректификация низкомолекулярных углеводородов). Повышенное давление и, следовательно, повышенная температура в колонне дают возможность конденсировать пары при более высоких температурах, чем они конденсируются при атмосферном давлении; поэтому для охлаждения паров можно применять воду вместо специальных дорогостоящих хладоагентов.

В некоторых процессах применение повышенного давления в колонне обусловливается необходимостью создать давление в технологической цепи после колонны. Повышенное давление в колонне позволяет уменьшить поверхность конденсационно-холодильной аппаратуры вследствие значительного температурного градиента между продуктом и водой. Вместе с тем увеличение давления в колонне приводит к возрастанию температуры низа колонны, что осложняет отпарку остатка и требует использования пара с более высоким давлением и температурой.

В колоннах, работающих под значительным давлением, и в других колоннах давление по высоте аппаратов изменяется в зависимости от гидравлических сопротивлений тарелок и отбойных устройств.

Вакуум в колоннах создается для проведения ректификации при низких температурах, что необходимо в случае разделения компонентов, имеющих высокие температуры кипения. Фракционирование высокомолекулярных углеводородов при температурах кипения может вызвать разложение данных веществ, поэтому в вакуумных колоннах указанные температуры искусственно снижают. Особенно распространены вакуумные колонны, применяемые на мазутоперегонных установках для получения масляных дистиллятов. Практика эксплуатации показала, что в большинстве случаев понижение давления в колонне способствует повышению четкости ректификации и уменьшению расхода пара для отпарки остатка.

Наиболее простыми по конструкции и в эксплуатации являются атмосферные колонны, в которых ректификация осуществляется без давления. Некоторое небольшое давление в аппаратах обусловливается сопротивлением внутренних устройств, конденсаторов и коммуникаций между ними.

Колонны, работающие под давлением, и вакуумные колонны более сложны по исполнению и в эксплуатации. В первом случае корпуса колонн имеют повышенную толщину стенок, а во втором специальные наружные кольца жесткости. Работа колонн этих типов связана с дополнительными энергетическими затратами, что объясняется нагнетанием сырья в аппараты или созданием в них вакуума.

Ограничение давления. Различают расчетное и рабочее давления. Под расчетным понимают давление, на которое рассчитаны корпус колонны, штуцера, люки и т. д. Рабочим называют давление, которое показывает манометр при установившемся режиме работы колонны. Рабочее давление не может превышать расчетного.

Правила Ростехнадзора требуют установки на всех аппаратах, работающих под давлением, не менее одного предохранительного клапана. Некоторые колонны при наличии в них сжиженных газов снабжают двумя клапанами контрольным и рабочим.

Предохранительные клапаны выбирают по расчетному давлению, а устанавливают (регулируют) по рабочему давлению в колонне. Пропускная способность клапана или группы клапанов должна быть такой, чтобы не допустить превышения давления в колонне более указанного в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Максимально допустимое превышение давления в колоннах

Рабочее давление в колонне, МПа	Превышение давления
До 0,3 0,3-6 Более 6	0,05 МПа 15 % 10 %

Клапаны регулируют так, чтобы они открывались до создания в аппарате максимально допустимого давления. Конкретное значение давления, при котором клапаны открываются, принимают для каждого аппарата в соответствии с режимом его работы, отраженным в технологической карте установки. Если необходимость максимально допустимых превышений давления в этой карте специально не оговаривается, то величины регулировочных давлений для предохранительных клапанов можно определить по табл. 11.2.

Таблица 11.2

Давления, при которых предохранительные клапаны должны открываться

Рабочее давление в колонне P ρ, МПа	Клапаны
контрольный	рабочий
До 0,7 0,7-1,3 Свыше 1,3	P ρ + 0,2 P ρ + 0,2 1,05 P ρ	P ρ + 0,2 P ρ + 0,2 1,08 P ρ

На колоннах устанавливают главным образом пружинные предохранительные клапаны ППК-1 и СППК-1, выпускаемые диаметрами 50, 80, 100 и 150 мм. Сброс клапана герметизируют, отводят в колодец и далее в канализацию. Категорически запрещается ставить запорную арматуру между аппаратом и предохранительным клапаном во избежание его случайного отключения. Поэтому каждый клапан перед установкой необходимо подвергать тщательной ревизии и проверять на полную герметичность и надежность в работе.

Ревизию клапанов производят на специальных стендах. Сроки проверки принимают в зависимости от условий эксплуатации. При температуре в колонне свыше 250 °С или при работе в агрессивных средах клапаны ревизуют после каждого пробега, но не реже чем через каждые три месяца. При более мягких условиях эксплуатации (ниже 250 °С) срок ревизии можно удлинить до двух пробегов, но не более чем до 6 месяцев.

На каждой колонне устанавливают манометр, который один раз в год проверяют и пломбируют. На циферблате каждого манометра красной чертой отмечают максимально допустимое давление.

Дата добавления: 2014-01-03