Cercetări privind creșterea durabilității clopoțeilor din coloanele instalațiilor de distilare atmosferică

Capitolul 1

Descrierea echipamentului

Prelucrarea petrolului crud este un proces complex, greu de controlat și care implică cheltuieli mari de proiectare, operare și mentenață. Inginerii din trecut au experimentat mai multe tehnici de prelucrare a țițeiului, dar unul din utilajele utilizate practic în toate tehnicile de prelucrare au fost și rămân coloanele de distiare. Coloanele de distilare sunt de mai multe feluri: atmosferică și de vid, acestea au structuri diferite și prin urmare diferite probleme care apar în urma utilizării acestora. Una din cele mai răspândite structuri ale coloanelor de distilare sunt coloanele de distilare cu clopoței. De la mijlocul secolului 20, talerele cu clopoței echipeaza peste 40% dintre aparatele de tip coloana, amplasate pe platforme chimice si petrochimice din tară, remarcandu-se prin eficacitatea si flexibiliatea lor in utilizare.

- Construcția echipamentului

Clopoțeii sunt utilizați pe scară largă în coloanele de distilare cu diametru mare care sunt proiectate să funcționeze prin urcarea vaporilor de la o treaptă al coloanei la alta. Clopoțeii reprezintă niște cupe metalice cu tăieturi sau găuri în jurul marginilor, un găt care este infiletat în gaura plăcilor coloanei de distilare. Aceste fante (din gâtul clopoțeilor) servesc la trecerea vaporilor de la un etaj al coloanei la altul. In figura 1 este redata schita constructiv-functionala (de principiu) a unui taler cu clopote.

Fig.1 Schita constructiv-functionala a unei coloane cu clopote

1-talerul superior propiuzis (de tipul placa tubulara perforata cu orificii consolidate);2-tubul deversor interior; 3-clopotul demontabil, alcatuit din: 3,a-niplul (stutul), 3,b capacul,3,c - fantele sau zimtii;4-talerul inferior;5-preaplinul (pragul deversor); 6-inchiderea hidraulica; 7-peretele metalic al corpului coloanei;8-sistemul de rezemare, asamblare si etansare a amenajarilor interioare;9-sistemul de fixare a clopotului;L-lichidul;V-vaporii;S-spuma;lo -distanta dintre talere;H, hl, hd -aceleasi semnificatii.

In principiu, talerele cu clopote functionează astfel, lichidul circulă de la un taler la altul prin deversor. Clopotele reprezintă elementele principale ale talerului. Structural acestea reprezintă niște cupe intoarse cu niște fante la margini. Ele se deosebesc prin formă, dimensiuni, mod de asamblare, material și procedeu de execuție (fabricare) etc. Capacele clopotelor sau clopotele propiu-zise pot avea formle (figura 2): circulare, cu fante dreptunghiulare sau zimti; dreptunghiulare; lungite (tunel); hexagonale s.a.[6] Fig.2 Tipuri de capace pentru clopote

Clopotele dreptunghiulare sunt recomandate în cazul mediilor tehnologice cu impuritați, pentru care coloana trebuie curățată des, acest tip de clopot având avantajul că, la aceeași suprafață activă a talerului, necesită un numar mai mic de clopote și, în conseciință, se montează- demontează mai ușor, față de alte tipuri, în schimb, clopotele rotunde obișnuite au o flexibilitate mai bună, se pot distribui uniform pe taler și obțin o eficiență mai mare a talerului.

Structura clopoțeilor permite funcționarea coloanei chiar și la debite foarte mici. Datorită formei clopoțeilor, scurgerea inversă a lichidului este practic imposibilă. Acest lucru permite tăvilor cu clopoței să funcționeze într-o gamă largă de condiții.

- Materiale

Talerele se execută, în general, din același material cu cel al corpului coloanei. Clopotul se execută fie din același material cu talerul, fie din material ceramic sau plastic. Alegerea materialului pentru construcția talerului depinde de temperatura si de presiunea de lucru ale coloanei. Utilizarea clopotelor din materiale plastice duce la economii importante, determinand micsorarea costului coloanei si a greutații totale. a - circulare, cu zimti; b - circulare, cu fante; c - lungite (tunel); d - dreptunghiulare; e - hexagonale.

Clopotele din oțel și cupru se matritează, iar cele din fontă se toarnă. Racordurile deasupra carora se montează clopotele se asamblează pe taler nedemontabil prin sudare sau prin mandrinare. Din fig.3. rezultă piesele componente ale unui clopot cu capac demontabil.[5]