PRELUCRAREA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE PROIECT UTILAJE ȘI ECHIPAMENTE ÎN INDUSTRIA PETROCHIMICĂ ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC: STUDENT: S.l.dr.ing…. [623465]

UNIVERSITATEA “OVIDIUS” DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE
PRELUCRAREA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE

PROIECT

UTILAJE ȘI ECHIPAMENTE ÎN INDUSTRIA
PETROCHIMICĂ

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC: STUDENT:
S.l.dr.ing. ANIȘOARA-ARLEZIANA NEAGU C ĂTĂLINA MUNTEANU

CONSTANȚA
2018-2019

UNIVERSITATEA “OVIDIUS” DIN CONSTANȚA
FACULTATEA DE ȘTIINȚE APLICATE ȘI INGINERIE
PRELUCRAREA PETROLULUI ȘI PETROCHIMIE

PROIECT

CALCULUL MECANIC DE ANTEPROIECTARE AL
APARATELOR DE TIP COLOANĂ

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC: STUDENT:
S.l.dr.ing. ANIȘOARA-ARLEZIANA NEAGU C ĂTĂLINA MUNTEANU

CONSTANȚA
2018-2019

REZUMATUL LUCRĂRII

Lucrarea de față este structurată pe cinci capitol e și o introducere. În introducere sunt
prezentate aspecte generale despre construcția util ajului chimic, dimensionarea
tehnologică, proiectarea dar și predimensionarea un ui aparat de tip coloană.
Primul capitol „Aparate de tip coloanăʺ este struc turat pe patru subcapitole. Acestea
includ: tipuri de aparate de tip coloană, coloane c u talere, coloane cu umplutură,
construcția aparatului de tip coloană.
Procesele din industria chimică în care se întâlne sc aparatele de tip coloană sunt
prezentate în capitolul doi. Acesta este structurat pe cinci subcapitole care prezintă noțiuni
teoretice privind: distilarea, absorbția, rectifica rea, extracția, adsorbția.
Cel de al treilea capitol „Calculul mecanic de ant eproiectare al aparatelor de tip
coloană” reprezintă o metodă actuală de anteproiect are a unei coloane. Capitolul se împarte
în cinci subcapitole: tema și datele de proiectare, calculul mantalei cilindrice, calculul
capacelor inferioare și superioare, calculul și ale gerea racordurilor și a gurilor de vizitare,
calculul inelelor de consolidare.
În al cincilea capitol „Instrucțiuni de siguranță și protecția muncii ʺ sunt tratate
aspecte privind cauzele incendiilor, sursele de foc , măsuri de prevenire a incendiilor dar și
aplicarea normelor de prevenire și stingere a incen diilor și de securitatea muncii în
industria petrochimică.
În ultimul capitol, „Concluziiʺ sunt prezentate co ncluziile la care s-au ajuns prin
efectuarea acestei lucrări precum că dezvoltarea te hnologică fară precedent din ultimile
decenii a consacrat și industria prelucrării petrol ului. Pentru aparatul de tip coloană cu
diferite utilizări în funcție de tipul contructiv, studiat în această lucrare, din punct de vedere
economic, soluția cea mai avantajoas o reprezintă r ealizarea unei construcții de egală
rezistență, tronsonarea coloanei și saltul de grosi me de la un tronson la altul realizându-se
optim.

CUPRINS
pg.
INTRODUCERE 7
CAPITOLUL 1. APARATE DE TIP COLOANĂ 8
1.1 Tipuri de aparate de tip coloană 8
1.2 Coloane cu talere 10
1.3 Coloane cu umplutură 14
1.4 Construcția aparatului de tip coloană 19

CAPITOLUL 2. PROCESELE DIN INDUSTRIA CHIMICĂ ÎN CAR E SE
ÎNTÂLNESC APARATELE DE TIP COLOANĂ 21
2.1. Distilarea 21
2.2. Rectificarea 23
2.3. Absorbția 24
2.4. Extracția 25
2.5. Adsorbția 27

CAPITOLUL 3. CALCULUL MECANIC DE ANTEPROIECTARE AL
APARATELOR DE TIP COLOANĂ 28
3.1. Tema și datele de proiectare 28
3.1.1. Parametrii constructivi 28
3.1.2. Indicații privind alegerea materialelor 29
3.1.3. Criteriul iscir pentru alegerea materiale lor 30
3.1.4. Calculul rezistențelor admisibile pentru solicitarea statică 30
3.2. Calculul mantalei cilindrice 35
3.3. Calculul capacelor inferioare și superioare 40
3.3.1. Calculul capacului inferior 43
3.3.2. Calculul capacului superior 43

3.4. Calculul și alegerea racordurilor și a gurilor de vizitare 44
3.4.1. Calculul volumul capacelor inferioare și superioare 46
3.4.2. Volumul cilindrului aparatului de tip col oană 47
3.4.3. Volumul total al aparatului de tip coloan ă 48
3.4.4. Calculul și alegerea materialelor. calcul ul racordurilor 48
3.5. Calculul inelelor de consolidare 50

CAPITOLUL 4. INSTRUCȚIUNI DE SIGURANȚĂ ȘI PROTECȚIA MUNCII 52

CONCLUZII 55

BIBLIOGRAFIE 60

7
INTRODUCERE

Îndustria chimică este știința care studiază, prin metode generale, operațiile, reacțiile
și sistemele industriei chimice, în scopul final de a realiza procedee, utilaje și instalații
industriale, cu funcționare în condiții optime.
O ramură importantă a industriei chimice o reprezi ntă industria prelucrării
petrolului. Aceasta necesită utilaje diverse și spe cializate astfel încât procesele care au loc,
să se desfasoare cu randamente cât mai bune. Un ast fel de utilaj este aparatul de tip
coloană, cu multiple utilizări în funcție de proces ul în care este folosit.
Aparatele de tip coloană au ca scop realizarea unu i anumit proces fizic sau fizico-
chimic, caracterizat prin parametri de regim determ inați. Astfel se întâlnesc coloane care
lucrează sub vid, la presiune atmosferică sau supra atmosferică (1-50 at.) și la temperaturi
de 500 – 600⁰C (coloane de funcționare în instalați ile de cracare, reactoare, etc.)
Construcția utilajului chimic este o specialitate mecanică de proiectare și construcție ,
la care inginerul chemist participă cu proiectarea tehnologică și cu punerea în operare a
utilajelor și instalațiilor, până la realizarea pre miselor de proiectare [1].
Dimensionarea tehnologică a coloanelor constă în d eterminarea prin calcul a
diametrului coloanei și a numărului de talere reale (la coloanele cu talere) sau suprafeței
umpluturii (la coloanele cu umplutură). Aceste mrim i depind atât de condițiile de operare
impuse (debite de alimentare, distilat, reziduu, co mpoziții pe faze) cât și de intensitatea
transferului de masă.
Dimensionarea, din punct de vedere mecanic, al apa ratelor de tip coloană, este
independentă de forma și de rolul amenajărilor inte rioare.
Privind proiectarea aparatelor: se face întâi pred imensionarea coloanei, după care
grosimile obținute sunt verificate printr-un calcul adecvat, ținând seama de toate sarcinile
care solicită coloana.
Predimensionarea se face ținând seama de parametri i de regim și de sarcina
exterioară predominantă(eoliană sau seismică). În z onele de activitate seismică intensă
predimensionarea se face la solicitri seismice [2].

8
Capitolul 1
APARATE DE TIP COLOANĂ

1.1.Tipuri de aparate de tip coloană
În funcție de variantele constructive ale amenajăr ilor interioare se deosebesc
urmatoarele tipuri de aparate tip coloană:
Coloane cu umplutură
Acestea se utilizează îndeosebi la prelucrarea sub stanțelor agresive sau de mare
vâscozitate, când sunt necesare căderi mici de pres iune sau când cantitatea de lichid din
coloană este mică. Coloanele cu umplutură se utiliz ează de exemplu la operații de distilare
fracționată în vid (cădere mică de presiune), sau î n operații de fracționare discontinuă, în
instalațiile pilot și semiindustriale și în lucrări de cercetare în laborator. Noile tipuri de
umplutură de mare eficacitate, permit separarea în coloanele cu umplutură, a componentelor
care au temperaturi de fierbere apropiate [3].
Coloane cu talere
Sunt utilizate în industria chimică pentru distilăr i și rectificări, pentru absorbție,
extracție, desorbție, reacții chimice în sistem ete rogen, gaz-lichid și lichid-lichid, etc.
Transferul de substanță la aceste coloane are loc î n zona de spumare ce se obține ca urmare
a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler. Dispersarea fazelor de pe taler
este uniformă. Față de coloanele cu umplutură, colo anele cu talere au următoarele
dezavantaje: căderi de presiune mai mari, construcț ie mai complicată, preț de cost mai mare
și întreținere mai pretențioasă [3].
Coloane cu rafturi și cu șicane
Coloanele cu rafturi în cascadă se utilizează în ge neral la răcirea și umezirea gazelor,
sau la absorbția gazelor care se dizolvă ușor în li chide. Ele sunt mai economice decât
coloanele cu umplutură d.p.d.v. al consumului de ap ă, au însă gabarite mai mari decât
coloanele cu umplutură [3].

9
Coloane cu sisteme de injectare a vaporilor prin l ichid
Mărirea debitelor coloanelor de rectificare și de a bsorbție se poate face pe două căi:
prin mărirea diametrului coloanei sau prin utilizar ea unor amenajări interioare care să
permită mărirea vitezei vaporilor și a debitului de lichid [3].
Coloane cu elemente tubulare
Se utilizează numai pentru operații de transfer de masă însoțite sau nu de transfer de
căldură [3].
Coloane cu elemente rotative
Unele aparate tip coloană sunt prevăzute cu element e rotative: arbori cu amestecătoare
sau cu discuri. La operațiile de extracție lichid-l ichid continue, intensificarea transferului de
masă se poate obține prin turbulența care rezultă d in amestecarea sau agitarea lichidelor. În
figura 1.1. sunt prezentate principial cele două ti puri de coloane: cu umplutură (figura 1.1.a.)
și cu talere (figura 1.1.b.).[3]
Figura 1.1. Schița de principiu a aparatelor de tip coloană: a- cu umplutură: 1- corpul
coloanei; 2- straturi de corpuri de umplutură; 3- s upport pentru rezemare; 4- dispozitiv pentru
redistribuirea lichidului; 5- grătar; 6-taler pentr u distribuirea uniformă a gazului pe secțiune;
7- dispozitiv de stropire; 8- grătar limitator de s trat; b- cu talere: 1- corpul coloanei; 2- talere;
3- virola de rezemare.
În interiorul coloanei cu umplutură se află un num ăr de grătare pe care se așează câte
un strat de corpuri de umplere. Lichidul L trece pr in aceste straturi, curgând de sus in jos și
iese cu compozitia L1. Gazul G sau vaporii V trec d e jos în sus prin stratul de umplutura și
ies cu compoziția G1.

10
Coloanele cu talere sunt prevăzute în interior cu talere situate la o anumită distanță H,
între ele (figura. 1.1.b). Lichidul trece de sus în jos de la un taler la altul, iar gazul de jos în
sus, pe taler schimbându-se atât compoziția lichidu lui cât și a gazului. Construcția
interiorului coloanei urmărește mărirea la maxim a suprafetei de contact dintre faze.
Umplutura și talerele au acest rol. Lichidul și vap orii (gazele) circulă în general în
contracurent [2].

1.2. Coloane cu talere
Coloanele cu talere sunt utilizate în industria ch imică pentru distilări și rectificări,
pentru absorbție, extracție, reacții chimice in sis tem eterogen: gaz – lichid, lichid-lichid etc.
Transferul de substanță la aceste coloane are loc î n zona de spumare sau pulverizare ce se
obține ca urmare a barbotării vaporilor sau gazului prin lichidul de pe taler. Dispersarea
fazelor pe taler este uniformă. Tendinta spre insta lații mari și necesitatea reducerii costului
acestora a impus orientarea spre coloane cu talere cu diametre mari (uneori 12-15m).
Necesitatea obținerii unor produse de mare puritate a determinat cresterea numărului de
talere necesare unei separări înaintate. S-a ajuns în unele situații la diametre de 7- 9 m,
înălțimi de 100 m, iar numărul talerelor 170 – 200 [3].
Circulația lichidului și a vaporilor în coloană
La coloanele cu talere spațiul din interiorul col oanei este împărțit într-un număr de
compartimente egal cu
+1 , în care
reprezintă numărul talerelor. Prin stratul de lich id de
pe fiecare taler barbotează gazul sau vaporii. Lich idul și vaporii pot circula pe taler în
contracurent (figura 1.2.a.), în echicurent (figura 1.2.b.) și în curent încrucișat sau mixt
(figura 1.2.c.). Pe ansamblul coloanei însă, lichid ul circulă de la vârf spre bază, sub efectul
gravitației, iar vaporii în sens invers sub efectul presiunii [2].
Figura 1.2. Circulația lichidului și a vaporilor în coloana cu talere

11
Clasificarea coloanelor cu talere
Circulația lichidului și a vaporilor în coloană dep inde de soluția constructivă adoptată
pentru elementele talerului. Din acest punct de ved ere coloanele cu talere se pot clasifica
astfel:
 coloane cu talere fără deversoare (pentru circulați a în contracurent)
 coloane cu talere cu deversoare (pentru circulația în current încrucișat):
 interioare
 exterioare
 coloane cu talere cu șicane (pentru circulația în e chicurent)
La coloanele cu deversoare, scurgerea lichidului d e la un taler la celălalt se face prin
deversor (figura 1.3. și figura 1.4.a), pe când la cele fără deversoare scurgerea lichidului se
face prin aceleași deschideri prin care circula vap orii (figura 1.4.b.) [2].
Figura 1.3. Coloană cu talere sită cu deversoare exterioare
Figura 1.4 . Coloană cu talere sită cu deversoare interioare ( a) și fără deversoare (b)

Coloanele cu deversoare se deosebesc după forma con structivă a talerului, care poate fi:
 taler cu clopote (figura 1.5)
 taler cu supape (figura 1.6)

12
 taler cu elemente în formă de S
 taler sita (figura 1.3. și figura 1.4.a.)
 taler cu plăci, etc.

Figura 1.5. Taler cu clopote

Coloanele fără deversoare se construiesc cu:
 talere plate cu perforații circulare (figura 1.4.b. ) sau longitudinale (figura 1.7.)
 talere ondulate perforate (figura 1.8.)
 talere asemenea grătarelor prin asamblare din bare, benzi sau țevi.

Circulația lichidului pe taler
În cazul talerelor cu deversoare, pe fiecare tale r se află unul sau mai multe deversoare,
prin care se scurge pe talerul inferior, lichidul o bținut prin condensarea fracțiunilor grele, în
momentul în care depășește nivelul superior al deve rsorului.
Figura 1.8. Coloană cu taler sită ondulat Figura 1.6. Principiul de funcționare a 3 tipuri constructive de
talere cu supape circulare

Figura 1.7. Taler plat cu fante

13
Deversoarele se montează alternând, astfel încât li chidul care vine de pe un taler superior să
se poată amesteca cu cel de pe talerul inferior.
Eficacitatea talerului este influențată de circula ția lichidului pe taler. La coloanele cu
diametru mare și debite mari de lichid, stratul de lichid care curge pe taler nu este orizontal,
având o grosime mai mare la intrarea pe taler, și m ai mică în dreptul pragului de deversare.
Se va avea în vedere că debitul de vapori este mai mare în zona în care rezistența este mai
mică. Pentru a micșora diferența de nivel ∆ (figura 1- Anexe) se utilizează un deversor
central pe un taler și două deversoare laterale pe talerul următor (figura 2- Anexe). Se obține
astfel un taler cu două circuite de lichid. În cazu l coloanei cu deversor central tubular pe un
taler și cu patru, șase sau mai multe deversoare tu bulare laterale, lichidul curge radial,
lungimea drumului parcurs pe taler fiind aproape câ t raza coloanei. Pentru a mări eficacitatea
talerelor se utilizează diferite scheme de curgere a lichidului pe taler.
La coloanele cu talere cu un singur curent de lich id (figura 1 – Anexe) deoarece drumul
parcurs de lichid este lung, concentrația lichidulu i variază în direcția curentului. Din acest
motiv, la coloanele cu diametru mare s-a renunțat l a circulația lichidului cu sensuri contrare
de curgere pe două talere succesive (figura 1- Anex e) și s-a adoptat schema de curgere cu un
singur sens a curentului de lichid (figura 3 – Anex e). Spre a mări lungimea drumului parcurs
de lichidul de pe taler, se utilizează talerul cu c urent inelar (figura 4 – Anexe).
Talerele cu curent inelar de lichid se utilizează î n cazul amestecurilor greu separabile.
În figura 5- Anexe sunt prezentate schematic două talere succesive (cu patru treceri)
dintr-o coloană. Două asemenea talere de construcți e identică se montează rotite cu 180 o
unul în raport cu celălalt [3].

Funcționarea coloanelor cu talere
Procesul de transfer de substanță între cele două f aze: lichid și vapori sau gaz, se
produce în lichidul de pe taler. Concentrația fazel or variază în trepte pe înălțimea coloanei
iar numărul treptelor de variație este egal cu cel al talerelor. Vaporii se îmbogățesc în
fracțiunea volatilă pe măsură ce se apropie de vârf ul coloanei, iar lichidul se îmbogățește în
fracțiunea grea (cu punct de fierbere mai ridicat) pe măsura apropierii de blaza coloanei.
Deasupra stratului de lichid de pe taler se formeaz ă o spumă. Formarea spumei și a
picăturilor măresc eficacitatea talerului. Nu se ad mite trecerea picăturilor de la un taler
inferior la unul superior, deoarece acest lucru red uce eficacitatea coloanei. Evitarea
antrenării picăturilor se realizează prin montarea separatoarelor de picături, sub fiecare taler.

14
Depășirea unei anumite valori (maxime) a vitezei v aporilor sau a vitezei lichidului, duc
la funcționarea defectuoasă a coloanei (scade conc entrația, crește presiunea în coloană, au
loc pulsații) care pot determina oprirea ei [3].

1.3. Coloane cu umplutură
Coloanele cu umplutură se utilizează în deosebi la prelucrarea substanțelor organice
sau de mare vâscozitate. De asemenea se utilizează când sunt necesare căderi mici de
presiune sau când cantitatea de lichid din coloană este mică.
Coloanele cu umplutură se utilizează de exemplu la operațiile de distilare fracționată în vid,
sau în operații de fracționare discontinuă, ca și l a instalațiile pilot și semiindustriale, și în
lucrări de cercetare în laborator.
La aceste coloane transferul de substanță are loc „ pe suprafața” peliculei de lichid care se
formează pe corpurile de umplere, între lichid si v apori (sau gaze).
Datorită principiului lor de funcționare, coloanel e cu umplutură nu sunt adecvate
pentru a lucra cu gaze sau cu lichide impurificate. Impuritățile pot astupa spațiile libere ale
umpluturii, ceea ce ar determina creșterea accentua tă a rezistenței hidraulice a umpluturii (la
trecerea gazelor sau vaporilor) și micșorarea în ti mp a eficacitații coloanei.
Pentru a obține o eficacitate a separării este nece sară organizarea rațională a regimului de
lucru al coloanei.
Umplutura se pune pe toata inălțimea coloanei sau î nălțimea se fracționează [4].
Funcționarea coloanei cu umplutură
Construcția interiorului coloanei urmărește mărire a la maximum a suprafeței de contact
dintre faze; rolul principal îl are umplutura. Lich idul și vaporii circulă în general în
contracurent. Transferul de substanță are loc între lichid și vapori pe suprafața peliculei de
lichid formată pe corpurile de umplere.
Intensitatea contactului gaz-lichid, într-un caz da t (coloana si corpuri de umplere de
dimensiuni date), depinde de dinamica lichidului si gazelor (vaporilor) prin coloană.
Funcționarea optimă a coloanei are loc la rapoarte determinate între cantitatea de lichid care
udă umplutura și viteza sau cantitatea vaporilor (g azelor) care circulă în contracurent.

15
Stropirea umpluturii cu o cantitate insuficientă de lichid, duce la micșorarea suprafeței de
contact între gaze și lichide. Stropirea în exces d uce la înecarea coloanei deoarece spațiile
dintre corpurile umpluturii se umplu cu lichid și p artea respectivă a umpluturii nu mai
participă la procesul de transfer de substanță. Fun cționarea coloanei se înrăutățește în ambele
cazuri [5].
Regimurile de funcționare într-o coloană cu umplut ură
Regimurile de funcționare ale coloanei cu umplutur ă depind de relația care există între
pierderea de presiune a vaporilor (gazului) la trec erea prin umplutura udată și viteza acestora.
La viteze ale vaporilor (gazului) mai mici decât a le lichidului, regimul de curgere al
vaporilor și lichidului este laminar. Interacțiunea vapori lichid are loc pe suprafața corpurilor
de umplere: faza continuă sunt vaporii (gazul), iar faza dispersă este lichidul. Transferul de
substanță este puțin intens.
La viteza vaporilor (gazului) mai mare sau egală cu viteza lichidului, forțele de frecare
dintre gaz si lichid cresc, au loc turbionări ale l ichidului, ceea ce asigura uniformizarea
repartiției lichidului în tot volumul de umplutură. Transferul de substanță se îmbunătățește.
La viteza vaporilor (gazului) egală cu viteza de t urbuleță a lichidului începe regimul
de curgere turbulent prin umplutură. Pentru viteze ale vapoprilor mai mari ca viteza de
turbuleță a lichidului, interacțiunea vapori-lichid are loc pe suprafața lichidului aflat în
curgere turbulentă. În curentul de vapori (gaz) apa r turbioane. Transferul de substanță crește
pronunțat.
Când viteza vaporilor a devenit egală cu viteza cr itică, care corespunde începutului
saturării umpluturii, are loc înecarea coloanei cu umplutură și începe regimul de emulsionare
al coloanei. Presiunea crește brusc, lichidul este oprit să mai curgă sau este împins înapoi de
gaz [5].
Corpuri de umplere și umpluturi
Corpurile de umplere trebuie să aibă suprafaț ă specifică mare (favorabilă transferului de
substanță), volum liber mare (deci rezistentă mică la trecerea gazului sau vaporilor),
densitate în vrac mică (influentează solicitarea gr ătarelor și peretelui coloanei, dimensiunile
fundației coloanei), rezistență la coroziune fața d e substanțele prelucrate, rezistență la
compresiune si cost redus.

16
Corpurile de umplere pot avea formă regulată sau ne regulată. În figura 1.16. sunt prezentate
cateva corpuri de umplere.

Figura 1.9. Corpuri de umplere: inele Raschig: a- șei Intallox ; b- inele Pall; c- șei Berl; d-
inele striate longitudinal și cu spiral interioară; e-inele Lessing; f- inele cu pereți despărțitori;
g- grătar; h- corpuri Stedmann; i- spirale din sârm ă; k- sfere goale prevăzute cu găuri; l –
prisme cu spirale elicoidale interioare; m – site p rofilate (1), ansamblate în pachete cu
ajutorul unor tiranți (2).
Pentru umplutură se poate utiliza orice material r ezistent (chimic și mecanic) în
condițiile regimului de lucru din coloană. Așezarea corpurilor de umplere în coloană se poate
face ordonat (după o anumită rețea) sau în vrac.
Materialele de construcție pentru corpurile de ump lere sunt: materiale ceramice,
materiale plastice (policlorură de vinil, polistire n, poliamidă, polietilenă, polipropilenă),
lemn, metale (oțel, aluminiu, cupru, monel), cuarț, cocs, fibre de sticlă, grafit, etc.
Umplutura metalică se utilizează în cazurile în ca re este posibilă depunerea de
sediment și este necesară curățirea repetată a colo anei (în special în cazul umpluturilor cu
configurație complicată), în coloane care funcțione ază sub vacuum. Umplutura ceramică
(inclusiv cea din porțelan), se utilizează când nu este necesară curățirea frecventă a coloanei,
precum și la prelucrarea mediilor corozive. Grafitu l, sticla și materialele plastice pot fi
utilizate la prelucrarea produselor agresive. Mater ialele plastice pot fi utilizate la temperaturi
medii.
Eficacitatea unei umpluturi depinde în primul rând de forma și dimensiunile corpurilor

17
de umplere. Eficacitatea unui anumit tip de corpuri de umplere depinde de dimensiunile
acestora dar si de natura materialului din care sun t executate [2].
Alegerea corpurilor de umplere și aranjarea în col oană
Alegerea tipului de umplutură se face în general p e baza unor rezultate experimentale
sau în funcție de factorul de umplutură. În literat ura de specialitate sunt date recomandări în
acest sens.
Alegerea tipului de umplutură trebuie să se facă p e baza unui studiu tehnico- economic
corespunzător. Buna funcționare a coloanelor cu ump lutură depinde de repartizarea uniformă
a lichidului în stratul de umplutură. Distribuția d efectuoasă a fazei lichide este determinată
de neirigarea întregii umpluturi, formarea de canal e în interiorul umpluturii, curgerea
preferențială a lichidului în apropierea pereților [2].
Figura 1.10. Câteva moduri de încărcare a coloanei cu corpuri d e umplere
Elemente specifice coloanelor cu umplutură
 Suporturi pentru umplutură:
a. grătar din placă perforată
b. grătar din platbande fixate demontabil cu tiranț i transversali
c. platbande sudate
d. suport plan
e. suport ondulat
 Grătare limitatoare de strat (figura 7- Anexe):
a. metalice
b. din metal plastic
 Dispozitiv pentru redistribuirea lichidului:
a. confuzoare simple
b. conuri cu găuri ștanțate
c. buzunare inelare

 Dispozitive de stropire:

18
a. de tip A: 1. de tip păianjen (figura 8- Anexe)
2. din țevi, sub presiune (figura 9- Anexe)
3. cu ajutaje (figura 10- Anexe)

b. de tip B: 1. Stropitoare (figura 11- Anexe) :
 cilindric
 semisferic
 cilindric
2. Dispozitive de stropire cu deflector:
 cu un singur deflector
 cu mai multe deflectoare

3. Dispozitive de stropire rotative

1.4. Construcția aparatului de tip coloană [2]
Construcția coloanelor cu umplutură
Înălțimea coloanei ca și forma sa depinde de soluț ia generală adoptată. Astfel,
fierbătorul care prin evaporarea lichidului transmi te vaporilor acestuia energia necesară
învingerii rezistențelor opuse până la ieșirea din coloană, poate face corp comun cu coloana,
fiind amplasat în partea inferioară a coloanei (fig ura 1.11) sau poate fi independent de
coloană.
Figura 1.11. Coloană cu umplutură,cu fierbătorul încorporat în partea inferioară

19
Condensatorul aparat tubular în care are loc cond ensarea fracțiunii ușoare care iese pe
la vârful coloanei de rectificare, este în general independent de coloană. În anumite cazuri,
condensatorul poate face corp comun cu coloana cu u mplutură.
Corpul coloanei se construiește din oțel laminat. Î n anumite cazuri, speciale poate fi utilizată
fonta sau oțelul turnat.

Figura 1.12. Coloană cu umplutură emailată
Coloanele emailate (figura 1.12.) se construiesc în mod curent din tronsoane.
Tronsoanele se asamblează prin intermediul flanșelo r prinse cu șuruburi cu agrafe. Încălzirea
părții inferioare a coloanei se realizează prin int ermediul cămășii de încălzire cu care este
prevăzută.
Construcția coloanelor cu talere
În figura 1.14- Anexe este reprezentată schematic o coloană cu 15 talere, în construcție
sudată, formată din corpul 1 și suportul cilindric de rezemare 2, fiind prevăzută cu
dispozitivul de ridicat 3, urechea de prindere 4, r acordul 5, pentru ieșirea reziduului, racordul
6 pentru golire, precum și cu gurile de vizitare 7 și 8, cu racorduri tehnologice, racord pentru
aerisire și racord pentru termometru.
Refluxul este introdus în coloană pe primul taler de la vârful coloanei, prin racordul 9,
subansamblul corespunzător detaliului B este prevăz ut în figura 1.15.- Anexe.
De la vârful coloanei, vapori sunt conduși prin con ducte de vapori la condensator, în cazul
în care acesta este amplasat, chiar la vârful coloa nei. Pentru coloanele foarte înalte această
conductă verticală, lungă, pune probleme deosebite din punct de vedere al prinderii și
susținerii sale, al dilatării termice și al prelucr ării acestor dilatări. Probleme asemănătoare se
pun și pentru conducte de reflux. O oarecare simpli ficare a acestor probleme se obține prin
conducerea vaporilor spre baza coloanei, chiar prin intermediul coloanei printr-o conductă
interioară. Aceasta poate fi formată între peretele coloanei și o diafragmă verticală, pe toată

20
înălțimea coloanei. Coloanele se prevăd atât cu rac orduri tehnologice cât și cu racord de
aerisire, racord și supapă de siguranță pentru a se evita producerea suprapresiunii
Coloanele se montează fie direct pe fundații prin i ntermediul suportului metalic aflat în
prelungirea corpului coloanei, fie pe un postament supraînălțat de beton armat, cu gabarit de
trecere de 2m. Coloanele de rafinare se montează pe platform înalte de 6 – 8 m. Deoarece
aparatele tip coloană se caracterizează prin raport  mare, se impun măsuri severe la
fabricarea, montarea și exploatarea lor.

21
CAPITOLUL 2 [6]
PROCESELE DIN INDUSTRIA CHIMICĂ ÎN CARE SE ÎNTÂLNES C
APARATELE DE TIP COLOANĂ

Corespunzător proceselor tehnologice în care sunt implicate aparatele de tip coloană,
există o mare varietate constructi-funcțională de c oloane industriale, cum sunt cele de
distilare, de fracționare, de rectificare, de extra cție etc., denumirea lor fiind impusă de
procesul de transfer de substanță aplicat, astfel î ntâlnim procese precum:
 Distilarea
 Absorbția
 Rectificarea
 Extracția
 Adsorbția
2.1. Distilarea
Distilarea simplă (diferențială) Distilarea
simplă (diferențială) e o metodă de îmbogățire a un ui amestec în component mai ușori.
Amestecul lichid este supus unui proces de vaporiza re. Vaporii formați sunt îndepărtați
continuu din sistem, pe măsură ce se formează și ap oi se condensează. La sfârșitul
procesului, se obține un distilat format prin conde nsarea vaporilor; acest distilat este mai
bogat în compuși mai ușori, prin comparație cu lich idul din care provin. Lichidul rămas la
final în blazul de distilare se concentrează în com ponenți mai grei. Se realizează astfel o
separare a componenților, cu toate că nu este o sep arare netă. Procesul de distilare
diferențială se poate realiza în 3 moduri:
a. La presiune constantă, prin creșterea continuă a te mperaturii.
Mecanismul de formare a vaporilor se numește “difer ențial”, fiindcă temperatura crește
continuu, diferențial iar compoziția se modifică co ntinuu, diferențial. Procesul de
distilare diferențială este descris de ecuații dife rențiale.
b. La temperatură constantă, scăzând continuu presiun ea
c. Scăderea simultană a presiunii și temperaturii.

22
Aceasta se petrece în unele procese în care se face detenta unui amestec de gaze
lichefiate. Procesul numit detentă constă în scăder ea bruscă a presiunii pe sistem, de
ordinul câtorva atmosfere, în condiții adiabatice, ceea ce provoacă vaporizare însoțită
de fenomenul natural de răcire a gazului care rezul tă (efect Joule- Thomson). Efectul
acestei vaporizări este același ca și la mecanismel e a) și b), adică vaporii vor fi
îmbogățiți în componenți mai ușori în timp ce lichi dul rezidual se îmbogățește în
componenți grei.

Distilarea fracționată (fracționarea)
Fracționarea se bazează pe diferența de volatilitat e a compușilor ce se separă.
Volatilitatea relativă α este cea care indică separ abilitatea compușilor prin fracționare. Cu
cât α este mai mare, separarea se face mai ușor. Se pararea componenților se poate face fie
prin vaporizarea parțială a amestecului lichid într -un proces continuu / discontinuu, fie prin
condensarea parțială a vaporilor.
Există trei variante pentru separare, care sunt ilu strate în figura 12.- Anexe.
Fiecare dintre cele trei cazuri de mai sus reprezi ntă un singur echilibru lichid –
vapori. Se realizează o separare grosieră a compone nților, performanțele nu sunt prea bune
și aparatele nu sunt folosite ca atare la separarea componenților . Întrucât separarea într-o
treaptă nu este satisfăcătoare, se apelează la proc ese de același tip, dar înseriate.
În unele cazuri, separarea amestecului binar prin fracționare simplă se dovedește
deosebit de dificilă, dacă nu chiar imposibilă. Pen tru a separa binarele care pun astfel de
probleme, se poate apela la unul dintre următoarele metode și procese: scăderea presiunii
pe sistem, distilarea în prezența unui antrenant (d istilarea azeotropă), distilarea în prezența
unui solvent (distilarea extractivă), distilarea ex tractivă cu adaos de cosolvent sau cu adaos
de electrolit (uneori cu adaos de cosolvent și de e lectrolit).

Distilarea azeotropă
Principiul distilării azeotrope este adăugarea unu i al treilea component în sistem,
numit „antrenant”, component care formează cu unul dintre ceilalți doi componenți un
azeotrop binar cu punct de fierbere minim. În cazul amestecului inițial binar neazeotrop,
unul dintre componenți formează azeotrop cu antrena ntul, fiind antrenat de către acesta la
vârful coloanei iar cel de-al doilea component al b inarului inițial este separat pe la fundul
coloanei, la mare puritate. În cazul sistemului bin ar azeotrop, antrenantul formează un nou

23
azeotrop cu unul (azeotrop binar) sau cu ambii comp onenți (azeotrop ternar), azeotrop care
poate fi apoi separat cu mai mare ușurință în compo nenți, printr-o altă metodă.
Mai există și cazul (mult mai rar) al formării aze otropului cu punct maxim de
fierbere, în care antrenantul formează azeotrop cu componentul 2, iar în acest caz,
azeotropul se elimină prin blazul coloanei, iar pe la vârf se separă componentul 1, de mare
puritate.
În figura 13- Anexe este prezentată schema coloane i de distilare azeotropă, în
varianta formării azeotropului antrenant-component 1 și a separării antrenantului în urma
condensării, datorită nemiscibilității sale cu ceil alți componenți.

Distilarea extractivă
Principiul distilării extractive este acela al adă ugării unui solvent la amestecul de
alimentare greu de separat (fie pentru ca are o vol atilitate relative redusă, fie pentru că
formează azeotrop). Solventul trebuie sa fie comple t miscibil cu amestecul de separat, să
nu formeze azeotrop cu niciunul dintre solvenți și să creeze o puternică neidealitate în
soluție, astfel încât să crească volatilitatea rela tivă a componentilor 1 si 2 măcar pe o
anumită porțiune a curbei de echilibru sau să „spar gă” azeotropul pe care îl formează
componenții 1 si 2.
Solvenții utilizați mai frecvent sunt : acetona, fe nolul, furfurolul, anilina, glicolii,
sulfolanul, N-metil pirolidona, acrilonitrilul.
Pentru reușita distilării extractive, nu contează n umai aceste aspecte ci și proporția în care
solventul este adăugat la amestec. Cu cât concentra ția solventului în alimentare este mai
mare, curba de echilibru se bombează mai mult, iar numărul de talere teoretice necesar
fracționării este mai mare.

2.2. Rectificarea
În cazul în care este necesar sa se obțină compone nte de puritate cât mai mare, se
aplică distilarea repetată prin vaporizarea compone ntului ușor volatil și condensarea
acestuia în mai multe trepte, numite trepte de conc entrare. Pe fiecare treaptă de concentrare
(formată din lichidul în care condensează de fiecar e dată, numai componentul volatil) se
separă componentul ușor volatil, la ultima treaptă obținându-se componentul aproape pur.
Coloanele de rectificare pot avea inaltimi diferit e in functie de numarul de talere.
Lichidul in exces de pe fiecare taler deverseaza pr in conducte la talerul inferior. Astfel pe

24
intreaga inaltime a coloanei se realizeaza un curen t de lichid care circula in contracurent cu
vaporii si care formeaza refluxul intern.
Pentru ca vaporii care ies din coloana sa fie cat m ai puri se introduce prin cadere libera sau
prin pompare in varful coloanei o parte din lichidu l obtinut in deflegmator sau in
condensatorul pentru distilat, care formeaza reflux ul extern.

Rectificarea discontinuă
Se realizează pe șarje, care prezintă dezavantajul unui consum suplimentar de caldură
datorat intermitentei operatiei. În figura 2.1. se prezintă schema unei instalații de rectificare
discontinue.
Figura 2.1. Schemă a instalației de rectificare periodică

Rectificarea continuă
Este un proces care decurge in regim stationar. În instalația prezentată schematic in
figura 2.2. materia primă preincalzită pană la temp eratura de fierbere se introduce in
coloană pe unul din talere, pe care concentrația re fluxului intern este egala cu a materiei
prime.

Figura 2.2 . Schemă a instalației de rectificare periodică

25
2.3. Absorbția
Absorbția este un proces difuzional de separare al unuia sau mai multor componenți
dintr-un amestec gazos. Această separare se face pr in transfer de masă între gaz și lichid.
Absorbția implică minimum trei componente în sistem :
 componenta purtătoare sau gazul purtător; este acea parte din gaz care nu se
absoarbe, comportându-se ca un inert în proces;
 solutul, numit și absorbat sau absorbit; este acea componentă a gazului care se
transferă în lichid;
 absorbantul este lichidul în care se absoarbe solu tul;

O clasificare a proceselor de absorbție se poate f ace în funcție de numărul de
componenți care se absorb:
 absorbția monocomponent (când un singur component s e absoarbe)
 absorbția multicomponent (când se absorb doi sau ma i mulți component).
Această clasificare este destul de neclară din mom ent ce, unele procese în care se
absorb doi sau trei componenți sunt tratate drept a bsorbție monocomponent ca urmare a
diferențelor mari de viteză de transfer a diferițil or componenți ai gazului; în acest caz,
procesul este calculat ca absorbție monocomponent a acelui component cu viteza de
transfer mai mică. Pe de altă parte, s-a încetățeni t termenul de absorbție multicomponent la
absorbția hidrocarburilor dintr-o serie omoloagă și mai ales, la absorbția hidrocarburilor
mai grele dintr-un amestec gazos într-un absorbant constituit dintr-o fracție petrolieră.
Instalația de absorbție (figura 2.3.) este alcătui tă cel puțin dint-o coloană de absorbție,
dar de cele mai multe există și o coloană de desorb ție cuplată cu cea de absorbție, așa cum
se poate vedea în figură.
Figura 2.3. Schema de principiu a instalației de absorbție

26
2.4. Extracția
Extracția este un proces fizic de separare a compon entelor unui amestec omogen pe
baza diferenței de solubilitate într-un solvent sel ective.
Aceasta poate fi:
 lichid- lichid
 lichid- solid

Extracția lichid – lichid
Este un proces de transfer de masă între două faze lichide. Una dintre faze, numită
materie primă, este formată din solut și o componen tă purtătoare , cealaltă fază lichidă
numindu–se solvent. Transferul solutului se face di n materia primă către solvent. În urma
procesului de extracție, rezultă două faze lichide numite rafinat (provenită din materia
primă), respectiv extract (provenită din solvent), cu compoziții mult diferite: faza rafinat
conține o parte din materia primă sărăcită în solut iar faza extract conține solventul și
solutul extras din materia primă.
În funcție de solubilitatea reciprocă a celor două faze lichide, extracția este de două feluri:
– Extracție cu solvenți practic nemiscibili. În acest caz componenta purtătoare din
materia primă și solventul au o solubilitate recipr ocă foarte mică, neglijabilă;
practic, rafinatul va fi constituit numai din compo nent purtătoare și solut, iar
extractul numai din solvent și solut;
– Extracție cu solvenți parțial miscibili. În acest c az, între component purtătoare și
solvent se manifestă o solubilitate reciprocă mai m ică sau mai mare, astfel încât,
după extracție, atât în faza extract cât și în cea rafinat se regăsesc toate cele trei
componente ale sistemului: componentă purtătoare, s olut și solvent , bineînțeles în
proporții diferite.

Extracția cu solvenți supercritici
Unele substanțe se dizolvă foarte bine în solvenți aflați în apropierea sau dincolo de
presiunea critică. Avantajul este încă și mai mare deoarece pe lângă solubilitatea mult
mărită, în apropierea punctului critic latenta de v aporizare scade până la anulare.

27
Fluidele supercritice mai au și alte proprietăți i nteresante: la punctual critic nu se mai
poate face diferența între lichid și vapori, existâ nd o fază unică cu aspect de gaz dar cu
densitate apropiată de a unui lichid.
Creșterea solubilității unor compuși în solvenți-f luide supercritice se mai datorează
probabil și presiunilor mari.
Pentru ca o substanță să fie un bun solvent superc ritic trebuie să mai aibă și alte
calități în afară de solubilitate:
 să fie un solvent selectiv,
 temperatura lui critică să fie cât mai apropiată de cea a mediului ambiant,
ca să nu se cheltuiască energie prea multă pentru încălzire sau răcire
Alegerea solventului se face și în funcție de vola tilitatea compușilor extrași.

2.5. Adsorbția
Fenomenul de adsorbție are la bază proprietatea un or substanțe solide de a fixa și
concentra pe suprafața lor, în mod selectiv, molecu le de gaz sau de lichid.
Adsorbția are ca efect concentrarea unor substanțe la interfața gaz – solid sau lichid – solid,
fiind un proces de transfer de masă fluid- solid. S ubstanța solidă se numește adsorbant.
Substanța care se adsoarbe se numește adsorbat sau adsorbit.
Procesul de adsorbție este unul selectiv întrucât adsorbantul are proprietatea de a
reține diferențiat moleculele componenților. Poate fi:

 adsorbție monocomponent (când adsorbantul reține un singur component din fluid)
 adsorbție multicomponent (când adsorbantul reține c oncomitent mai mulți
componenți)
Adsorbția are loc datorită unor forțe de atracție între adsorbant și adsorbit. Se pot
realiza legături fizice sau chimice.
În industrie, procesul de adsorbție se realizează într-un vas cilindric numit adsorber
ce conține un strat de absorbant și este străbătut de sus în jos sau de jos în sus de fluid.
Adsorbția este urmată de desorbție, proces care se realizează de regulă prin oprirea
adsorbției și introducerea unui gaz inert cald care circulă în sens invers față de adsorbție și
care desoarbe moleculele adsorbite.
Aplicațiile industriale ale adsorbției pot fi împă rțite pe categorii:
 purificări de fluide – uscarea gazelor;

28
 reținerea unor noxe din gaze rezultate din procesel e industriale;
 recuperări de solvenți;
 separări ale unor componenți din amestecuri
Proprietățile adsorbanților:
 Capacitatea de adsorbție
 Retentivitatea
 Suprafața specifică
 Porozitatea

29
CAPITOLUL 3
CALCULUL MECANIC DE ANTEPROIECTARE AL APARATELOR DE TIP
COLOANĂ

3.1. TEMA ȘI DATELE DE PROIECTARE
Să se realizeze calculul mecanic de anteproiectare al unui aparat de tip coloană,
cunoscând următoarele date de proiectare:
a) Date tehnologice
• presiunea de lucru la vârf 12,9 bar;
• presiunea de lucru la bază 13,6 bar;
• temperatura de lucru la vârf 97°C;
• temperatura de lucru la bază 255°C.
b) Dimensiunile principale ale coloanei
• diametrul interior tehnologic D = 1350 [mm]
• înaltimea totală: H = 24,1 [m];
• înaltimea tronsoanelor: ℎ= 2,5 [m];
ℎ = 3,3 [m];
ℎ = 8,8 [m];
ℎ
= 6,5 [m].

3.1.1. PARAMETRII CONSTRUCTIVI
a) Parametrii constructivi
• mantaua cilindrica va avea grosimea de perete var iabilă (în functie de condițiile de
lucru);
• fundul și capacul de formă elipsoidală ;

30
• talerele de tip sită fară deversor ;
• distanța între talere d= 0,6 m ;
• tipul izolației termice: vată minerală ;
b) Zona geografică climatică, seismică
• aparatul este amplasat într-o zona de tip A1
• grad de protectie antiseismica a coloanei 7,5

3.1.2. INDICAȚII PRIVIND ALEGEREA MATERIALELOR [2]

Criteriile standardizate
Criteriile standardizate pentru alegerea oțelurilor se referă numai la precizarea clasei
de calitate corespunzatoare oțelurilor de uz genera l folosite în construcții metalice. Alegerea
unor anumite mărci de astfel de oțeluri se va face de către proiectant, pe baza criteriilor
tehnico-economice și de dimensionare bine fundament ate tehnic.

Cazul construcțiilor metalice sudate
Alegerea clasei de calitate a oțelurilor (de tip O L) ce urmează a fi utilizate la o
construcție sau un element de construcție sudată se face pe baza metodei coeficientului de
periculozitate G, care se calculează numai în cazul solicitărilor la întindere monoaxilă
(tracțiune) și de compresiune, cu relația :
 =
∙  ∙  ; (3.1)
unde :
K- factorul constructiv ;
S- factorul de importanta a constructiei sau al ele mentului de constructie ;
B- factorul de solicitare ;

31
Rezultatele numerice obtinute se rotunjesc în plus la una din urmatoarele valori : 2,8 ; 2,0 ;
1,4 ; 1,0 ; 0,7 sau 0,5.
Așadar, metoda coeficientului de periculozitate p ermite alegerea clasei de calitate a
oțelurilor de uz general în funcție de natura și se veritatea solicitărilor (apreciate prin
intermediul valorii G), de grosimea produsului și d e temperatura de exploatare T(t) a
construcției structurii, utilajului, elementului , etc.
Din tabelul 1- Anexe se va alege: K egal cu 1,4 ; S egal cu 1 ; B egal cu 1, ceea ce rezultă că
G este egal cu 1,4. Astfel, clasa de calitate a oț elului va fi 1 sau 3.

3.1.3. CRITERIUL ISCIR PENTRU ALEGEREA MATERIALELOR [2]
Acest criteriu se referă la precizarea corectă a t ipurilor de materiale (în special oțeluri)
și a mărcilor de oțeluri standardizate în construcț ia de recipiente sub presiune stabile calde
și reci, conductelor sau elementelor tubulare. Se p recizează că utilizarea în construcțiile de
recipiente a oțelurilor necalmate (simbol n) și sem icalmate (simbol s) e permisa doar în
condiții limitate.
În constructiile pentru recipiente sub presiune st abile calde, alegerea tipurilor de oțeluri
se face în funcție de categoria de importanță și pe riculozitate a recipientelor respective, așa
încât s-a ales pentru această coloană categoria III și IV din tabelul 2-Anexe.
Funcție de categoria recipientelor se alege tipul de oțel admisibil destinat tablelor,
cazanelor și recipientelor sub presiune destinate t emperaturilor ridicate, ambiante sau
scazute. Pentru categoria de recipient III și IV, c onform tabelului 3-Anexe se aleg oțeluri
slab aliate, oțeluri carbon de calitate normalizate , oțeluri destinate tablelor de cazane și
recipiente sub presiune lucrând la temperaturi ridi cate dar și oțeluri destinate tablelor de
cazane și recipiente sub presiune lucrând la temper aturi ridicate, ambiante sau scăzute,
oțeluri sudabile destinate construcțiilor sudate, o teluri carbon de uz general cu prescripții de
calitate.
Conform tabelului 4- Anexe pentru construirea apar atului de tip coloana se va alege
marca oțelului de tip OL 44, iar conform tabelului 5-Anexe pentru țevi și elemente tubulare
se va alege oțelul OL 45K, clasa elementelor tubula re fiind I.

32
3.1.4. CALCULUL REZISTENȚELOR ADMISIBILE PENTRU SOL ICITAREA
STATICĂ [2]
La proiectarea aparatelor tehnologice, un element de bază care trebuie luat în
considerație și care este hotărâtor atât pentru pre țul de cost cat și pentru modul de comportare
și durabilitate în exploatare, il constituie calcul ul rezistentelor admisibile. Pentru efectuarea
acestui calcul este necesar pe de o parte cunoaster ea cat mai completă a condițiilor de lucru,
iar pe de altă parte folosirea unor relații de calc ul cat mai corecte, stabilite și verificate în
condiții cat mai apropiate de cele reale. Astfel, s e poate realiza o dimensionare strânsă și, în
consecință, se poate ajunge la o economie de materi al metalic, capacitatea portantă a
construcției nefiind cu nimic periclitată.
Pentru calculul rezistentelor admisibile este nece sară cunoașterea următorilor factori:
regimul de lucru al aparatului (în special regimul de temperatură), calitatea materialului de
bază utilizat, tehnologia de execuție adoptată, met odele de control folosite, caracteristicile
solicitărilor, durata de serviciu, precizia calculu i (sau masurătorilor).
În tara noastră, în practica de proiectare a apara telor tehnologice, calculul rezistentelor
admisibile se efectueaza, de regulă, pe baza unui c oeficient global de siguranță. Se stie
însa că în calculul rezistentelor admisibile, coefi cientul global de siguranța e singurul care
tine seama de cea mai mare parte a factorilor varia bili, și anume variabilitatea sarcinilor în
aceeași grupare de sarcini, neuniformitatea calităț ii materialului, abaterile de execuție,
aproximațiile calculelor. Din această cauză, aparat ele calculate pe baza rezistentelor
admisibile avand drept baza coeficientul global de siguranță, nu prezintă o securitate tehnică
uniformă, nici chiar în ansamblul aceluiasi sistem.
În condițiile metodei de calcul la stările limită se face uz de 3 coeficienti variabili care,
comparativ cu coeficientul global de siguranță, red au mult mai usor și mai bine variațiile
diferitelor condiții.
Un factor important, de care trebuie sa se țina s eama în calculul rezistentelor
admisibile, este temperatura. Însa dupa cum se stie , temperaturile mediilor de lucru si ale
mediilor inconjuratoare, pe de o parte și de cealal tă parte a peretelui unei structuri , de cele
mai multe ori, sunt diferite adeseori ele variind ș i cu lungimea sau cu diametrul aparatului
respectiv.

33
Pentru calculul rezistentei admisibile a materialu lui de bază, corespunzatoare solicitării
statice la întindere se cunosc mai multe metode, di ntre care se menționează metoda
romanească, metoda germana, metoda sovietică, metod a nord-americană, metoda ISO,
metoda britanică.
În conditiile aparaturii tehnologice petrochimice din tara noastra care functionează la
o presiune maxima admisibila de lucru mai mare de 0 ,7 bar (0,07N/mm²), calculul rezistenței
admisibile a materialului de bază, pentru solicitar ea statică de întindere, se face pe baza
criteriului (metodei) ISCIR.
Cu acest criteriu se stabilesc doua valori pentru r ezistenta admisibila:
• una pe baza caracteristicilor mecanice determinate prin încercari de scurtă durata ale
materialului ;
• alta pe baza caracteristicilor mecanice determinate prin încercari de lungă durată ale
materialului .
Determinarea valorilor pentru rezistența admisibilă se realizează cu relațiile generale
urmatoare:
a) pentru încercări de scurtă durată ale materialului:
=   ; (3.2)
=,
 ; (3.3)
 =
 . (3.4)
în care:
- limita tehnică de curgere (N/mm 2);
; - coeficienții globali de sigurantă. Conform litera turii de specialitate, coeficienții
globali de siguranță au urmatoarele valori :  = 1,5 ;  = 2,4;
,  – limita de curgere convențională (tehnică).
Cu ajutorul relaților (3.3) și (3.4) se calculează valorile rezistenței admisibile pentru încercări
de scurtă durată:

34
σ"= #
$,%= 137 (N
mm + ,
σ" = -
,.= 112 (N
mm + ,
cea mai mică valoare a celor doua marimi obținute r eprezentând rezistența admisibilă :
σ"= min (σ "; σ" ) (3.5)
σ"= min (137; 112 )= 112 4N ∕ mm 6
b) pentru încercări de lunga durată a materialului:
σ"=78 +9
:; 4N ∕ mm 6; (3.6)
σ" =7 +9
:< 4N ∕ mm 6. (3.7)
în care:
$ +- rezistența tehnică de durată [N/mm 2]
$$ +- limită tehnică de fluaj [N/mm 2]
=, > – coeficientii globali de sigurantă
Cu ajutorul relaților (3.6) și (3.7) se calculează valorile rezistenței admisibile pentru încercări
de lungă durată:
=$.-
$,%= 98 4@ ∕ AA 6
 =$%
$= 105 4@ ∕ AA 6
cea mai mică valoare a celor doua marimi obtinute r eprezentând rezistența admisibilă :
= min (σ ";  ) (3.8)
= min (98; 105 )= 98 4@ ∕ AA 6
Valoarea cea mai mică a marimii obținute prin înce rcări de lungă si scurtă durată,
reprezintă rezistenta admisibilă σ a . Se determina astfel, σ a pentru oțelul ales:
= min (σ "; σ") (3.9)

35
= min (112; 98 )= 98 4@ ∕ AA 6

Rezistența admisibilă a sudurii pentru solicitarea statică la întindere
Rezistența admisibilă a sudurii pentru solicitarea statică la întindere se calculează cu
formula:
σ"C = φ ∙ σ " 4N ∕ mm 6; (3.10)
unde:
σ" – rezistenta admisibila normata a materialului de baza, [N/mm 2];
φ – coeficientul de rezistența a sudurii, adimensi onal.
Valoarea coeficientului de rezistență a sudurii se va determina cu relația:
φ = k $∙ k ∙ kF∙ k.∙ φ  (3.11)
unde:
k$, ,F,. – coeficientii de corectie (sau de reducere) a rezi stenței admisibile, care conform
tabelului 7- Anexe sunt egali cu 1.
φ – este coeficientul de rezistență teoretic (maxim) al sudurii
În practica de proiectare, coeficientul de reziste nta al sudurii φ este indicat sau impus
prin diferite normative. În cazul de față, conform tabelului 6-Anexe, coeficientul de
rezistenta teoretic (maxim) al sudurii φ este egal cu 0,9. Astfel, cunoscând valorile
coeficienților de corecție a rezistenței admisibile k$, ,F,. , dar și valoarea coeficientului de
rezistență teoretic (maxim) al sudurii se poate cal cula valoarea coeficientul de rezistență al
sudurii φ cu ajutorul relației (3.11):
G = 1 ∙ 0,9 = 0,9
Se calculează valoarea pentru rezistența admisibil ă a sudurii pentru solicitarea statică la
întindere înlocuind în relația de calcul (3.10):
σ"C = 0,9 ∙ 98 = 88 4N ∕ mm 6.

36
Rezistențele admisibile în cazul solicitării static e
Rezistențele admisibile în cazul solicitării stati ce, altele decat cele solicitate la întindere
se calculeaza după urmatoarele relații:
Solicitarea la compresiune:  = 1,30 ∙  ; (3.12)
Solicitarea la încovoiere: H = 1,06 ∙  ; (3.13)
Solicitarea la răsucire (torsiune): I= 0,65 ∙  ; (3.14)
Solicitarea la tăiere ( forfecare) : IJ = 0,7 ∙  ; (3.15)
Pe bază relațiilor (3.11) – (3.15) se calculează va lorile solicitărilor:
σ": = 1,30 ∙ 98 = 127;
σ"K = 1,06 ∙ 98 = 103;
τ"= 0,65 ∙ 98 = 63;
τ"< = 0,7 ∙ 98 = 68.

3.2. CALCULUL MANTALEI CILINDRICE
Mantaua este un înveliș cilindric cu pereți subțiri . În cazul mantalei cilindrice,
diametrul nominal este egal cu diametrul interior t ehnologic:
DO= D KP = 1350 4mm 6.
Grosimea peretelui mantalei se calculează cu următ oarea relație:
s$= s + s "≥TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZTU+ s " 4mm6 (3.16)
unde:
pc – presiunea de calcul (la temperatura de calcul);
φ- coeficientul de rezistență al sudurii;
σ"- rezistența admisibilă [N/mm 2];
sa – grosimea de adaos [mm 2];
DK- diametrul interior al secțiunii de rezistență [mm ].

37

Valoarea presiunii de calcul se va calcula cu ajuto rul următoarei relații:
p:= p + p \ (3.17)
unde:
ph- presiunea hidrostatică de la baza tronsoanelor [N /mm 2];
p- suprapresiunea indicată prin datele de proiectar e [N/mm 2] .
Presiunea hidrostatică se calculeaza cu relația de calcul:
p\= γ ∙ h (3.18)
unde :
γ- greutatea specifică. Din datele de literatură se consideră ca aceasta are valoarea de 78,5
KN
mF+;
h- înaltimea fiecărui tronson.
Se va calcula presiunea hidrostatică de la baza tro nsoanelor pentru fiecare dintre cele patru
tronsoane ale coloanei folosind relația (3.18), țin ând cont de înălțimea tronsoanelor din
datele de proiectare:
p\`= 78,5 ∙ 2,5 = 196 KN
mm + = 0,196 N
mm +
p\„ = 78,5 ∙ (2,5 + 3,3 )= 78,5 ∙ 5,8 = 455 KN
mm + = 0,455 N
mm +
p\„` = 78,5 ∙ (2,5 + 3,3 + 8,8 )= 78,5 ∙ 14,6 = 1146 KN
mm + = 1,146 N
mm +
p\`b = 78,5 ∙ (2,5 + 3,3 + 8,8 + 6,5 )= 78,5 ∙ 21,1 = 1656 KN
mm + = 1,656 N
mm +
Cunoscând suprapresiunea indicată în datele de pro iectare dar și presiunile hidrostatice
de la baza fiecărui tronson al coloanei calculate m ai sus, se va calcula presiunea de calcul (la
temperatura de calcul) cu ajutorul relației de cal cul (3.17) pentru fiecare tronson:
p:`= 0,196 + 1,36 = 1,556 N
mm +
p:„ = 0,455 + 1,36 = 1,815 N
mm +

38
p:„` = 1,146 + 1,36 = 2,506 N
mm +
p:`b = 1,656 + 1,36 = 3,016 N
mm +
Se calculează o presiune finală de calcul, cJ , ca fiind valoare maximă dintre c; c ; c ; c

cu următoarea relație:
p:< = max (p:`; p:„ ; p:„` ; p:`b )N
mm + (3.19)
p:< = max (1,556; 1,815; 2,506; 3,016 )= 3,016 N
mm +
Diametrul interior al secțiunii de rezistență se c alculează cu următoarea relație:
DK= D KP + 2 s " 4mm 6; (3.20)
Grosimea de adaos necesară relației anterioare se c alculează cu ajutorul relației:
s"= s :+ s P (3.21)
unde:
sc- adaosul de coroziune [mm/an]
st- adaosul tehnologic mecanic [mm 2] din standardul de calitate al fiecarui otel. Din datele
de literatură acesta se ia ca fiind egal cu 1 mm.
Adaosul de coroziune întâlnit în relația anterioară (3.21) se calculează astfel:
s:= v :∙ τC (3.22)
unde:
τC- durata coroziunii in ani. Din datele de literatur ă, aceasta se consideră a fi egală cu 10 ani.
v:- viteza de coroziune (depinde de mediul de lucru ș i de materialul peretelui). Pentru fluidul
de lucru considerat, viteza de coroziune va fi de e gală cu 0,2 mm/an.
Deoarece se cunoaște valoarea vitezei de coroziune ca fiind egala 0,2 mm/an dar și durata
de coroziune de 10 ani, se poate calcula valoarea a daosului de coroziune cu ajutorul relației
de calcul (3.22):
s:= 0,2 ∙ 10 = 2 4AA6

39
Se cunoaște adaosul tehnologic mecanic ca fiind ega l cu 1 mm dar și valoarea adaosului de
coroziune; asadar se poate calcula grosimea de adao s cu ajutorul relației (3.21):
s"= 2 + 1 = 3 4AA6
Diametrul interior al secțiunii de rezistență se ca lculeaza cu următoarea relație (3.18), ținând
cont de valoarea grosimii de adaos calculată anteri or:
gH= g H + 2h  (3.18)
gH= 1350 + 2 ∙ 3 = 1356 4AA6
Grosimea peretelui mantalei se calculează cu ajutor ul relației (3.16) pentru fiecare dintre cele
patru tronsoane ale coloanei:
s$= s + s "≥TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZTU+ s " 4mm6 (3.16)
Ținand seama de inevitabilitatea soliciărilor eolie ne, seismice si gravitaționale, grosimea de
perete astfel determinată se va majora cu 25 %, cu exceptia mantalelor solicitate la presiunea
pe partea exterioară, cand grosimea respectivă se d ublează sau triplează.
Se înlocuiesc valorile aflate în relația (3.16):
s$`=$,%%#∙ $F%
∙ ,i∙ ijZ$,%%# + 3 = 15 + maj25% = 18,74mm6

s$„ =$,j$%∙ $F%
∙ ,i∙ ijZ$,j$% + 3 = 17 + maj25% = 20,84mm6

s$„` = ,%#∙ $F%
∙ ,i∙ ijZ ,%# + 3 = 22,5 + maj25% = 27,64mm6
s$`b =F,$#∙ $F%
∙ ,i∙ ijZF,$# + 3 = 26,5 + maj25% = 32,94mm6
Diametrul mediu a secțiunii de rezistență s-a calcu lat cu ajutorul relației de calcul:
gm= g H+nopq
4AA6 (3.23)
Se înlocuiesc valorile în relația (3.23):
gm= 1356 +18,7
2= 13654mm6
gm = 1356 +20,8
2= 13664mm6

40
gm = 1356 +27,6
2= 13704mm6
gm
= 1356 +32,9
2= 13724mm6
Rezultatele calculelor pentru grosimea peretelui m antalei cilindrice, diametrul interior
al secțiunii de rezistență, diametrul mediu al secț iunii de rezistență pe fiecare dintre cele
patru tronsoane ale aparatului de tip coloană, sunt prezentate în tabelul 3.1.
Tabelul 3.1. Valorile pentru grosimea peretelui mantalei, diamet rul interior și mediu al
sectiunii de rezistenta pe fiecare dintre cele patr u tronsoane
S majorat
mm Sstandardizat
mm Di
mm Dm
mm
TRONSON 1 18,7 19 1369 1365
TRONSON 2 20,8 21 1371 1366
TRONSON 3 27,6 28 1378 1370
TRONSON 4 32,9 33 1383 1372

3.3. CALCULUL CAPACELOR INFERIOARE ȘI SUPERIOARE
Fundurile elipsoidale sunt executate prin ambutisar e, fie dintr-un singur semifabricat,
fie din segmenți preasamblați prin sudare.
Figura 3.1. Fundul elipsoidal al aparatului de tip coloană cu exemplificarea grosimii de
perete, a înălțimii zonei bobate, a înălțimii total e a capacului dar și a suprafețelor
caracteristice

41
AR – axa de revoluție, sK< – grosimea totală de perete, H- înaltimea zonei bo mbate a fundului
elipsoidal, h min – înaltimea fustei cilindrice (care conform datelor de literatură aceasta se
consideră a fi egală cu 25 mm), H$- înălțimea totală a capacului, S it – suprafata interioara
tehnologica, S M – suprafata mediana a peretelui de rezistenta, CG – curba generatoare, IR –
inceputul racordarii.
Se va calcula grosimea totală de perete, înălțimea zonei bombate a fundului elipsoidal,
dar și înălțimea totală a capacului atat pentru cap acul inferior, cât și pentru cel superior.
Grosimea totală de perete
Grosimea totală de perete se evalueaza astfel:
sK< = s <+ s "=st∙TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZT U∙st+ s " 4mm6 (3.24)
unde:
yv- coeficientul de suprasolicitare. Din datele de li teratură se considera că acesta este egal
cu 1.
Di – diametrul interior a secțiunii de rezistență [mm]
Sa – grosimea de adaos [mm]
Grosimea de adaos care se regăsește în relația ante rioară se calculează cu relația:
S"= S :+ S P+ S P 4mm6 (3.25)
unde:
Sc – adaosul de coroziune [mm/an]
SP- grosimea de adaos tehnologic pentru compensare, a ceasta se va considera ca fiind egala
cu 0,8 mm.
St – adaosul tehnologic mecanic [mm 2] din standardul de calitate al fiecarui otel. Valo area
acesta se consideră din datele de literatură ca fii nd egal cu 1 mm.
Grosimea totala de perete sK< astfel determinată se va majora cu 25%.

42
Înaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal
Înaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal [mm] se calculează cu ajutorul relației:
x = 0,25 ∙ g m (3.2 6)
în care:
Dm- reprezintă diametrul mediu al mantalei cilindrice conjugate și se calculează cu relația de
calcul:
gm= g H+noy pq
4AA6 (3.27)

Înalțimea totală a capacului
Înalțimea totală a capacului se va calcula cu ajuto rul relației:
x$= x + ℎ mHz (3.28)
unde:
hmin – înaltimea fustei cilindrice [mm]. Din datele din literatură aceasta va fi considerată ca
fiind egală cu 25 mm.

3.3.1. CALCULUL CAPACULUI INFERIOR
Se calculează grosimea totală de perete a capacului inferior (tronsonul IV) cu ajutorul
relației (3.24):
HJ 
= s <+ s "=st∙TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZT U∙st+ s " 4mm6 (3.24)
Pentru a realiza acest lucru, în primul rand se va calcula grosimea de adaos S a cu relația de
calcul (3.25):
S"= S :+ S P+ S P 4mm6 (3.25)
S"= 2 + 1 + 0,8 = 3,8 4mm6
Se înlocuiesc valorile cunoscute în relația (3.24):

43
HJ 
= s <+ s "=1 ∙ 3,016 ∙ 1356
2 ∙ 0,9 ∙ 98 − 3,016 ∙ 1+ 3,8 = 27,4 + maj25% = 344mm6
Înaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal, H, o vom calcula cu ajutorul relațiilor (3.26);
(3.27). În primul rand, cunoscând grosimea totală de peret e a capacului inferior se poate
calcula diametrul mediu al mantalei cilindrice cu r elația (3.27):
gm
= 1356 +34
2= 13734AA6
Valoarea acestui diametru mediu al mantalei cilindr ice se va înlocui în relația (3.26):
x
= 0,25 ∙ 1373 = 343 4AA6
Înalțimea totală a capacului se calculează cu relaț ia de calcul (3.28), cunoscând valoarea lui
H calculată mai sus și valoarea lui h min ca fiind egală cu 25 mm (conform datelor de
literatură).
x$
= 343 + 25 = 368 4AA6

3.3.2. CALCULUL CAPACULUI SUPERIOR
Se calculează grosimea totală de perete a capacului superior (tronsonul I) cu ajutorul
relației (3.24):
SK< `= s <+ s "=st∙TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZTU∙st+ s " 4mm6 (3.24)
Pentru a realiza acest lucru, în primul rand se va calcula grosimea de adaos S a cu relația de
calcul (3.25):
S"= S :+ S P+ S P 4mm6 (3.25)
Se înlocuiesc în relațiile (3.24);(3.25) valorile a flate anterior:
S"= 2 + 1 + 0,8 = 3,8 4mm6
SK< `= s <+ s "=1 ∙ 1,556 ∙ 1356
2 ∙ 0,9 ∙ 98 − 1,556 ∙ 1+ 3,8 = 15,86 + maj25% = 204mm6
Înaltimea zonei bombate a fundului elipsoidal, H, o vom calcula cu ajutorul relațiilor (3.26);
(3.27). În primul rand, cunoscand grosimea totală de perete a capacului superior HJ , putem
calcula diametrul mediu al mantalei cilindrice cu r elația (3.27):
D|`= 1356 +20
2= 13664mm6

44

Valoarea acestui diametru mediu al mantalei cilindr ice se va înlocui în relația (3.26):
x= 0,25 ∙ 1366 = 341 4AA6
Înalțimea totală a capacului se calculează cu relaț ia de calcul (3.28), cunoscând valoarea lui
H calculată mai sus și valoarea lui h min ca fiind egală cu 25 mm (conform datelor de
literatură).
x$= 341 + 25 = 3664AA6
Tabelul 3.2. Valorile rezultatelor pentru grosimea totală de pe rete, înălțimea zonei bombate
a fundului elipsoidal, dar și înălțimea totală a ca pacului atat pentru capacul inferior, cât și
pentru cel superior.
}~
[mm] }~ €‚
[mm] ƒ€~„
[mm] …
[mm] …†
[mm]
CAPACUL
INFERIOR 27 ,4 34 25 343 368
CAPACUL
SUPERIOR 15 ,86 20 25 341 366

3.4. CALCULUL ȘI ALEGEREA RACORDURILOR ȘI A GURILOR DE VIZITARE
Racordurile sunt dispozitive prin intermediul căro ra se realizează îmbinarea
demontabilă a conductelor, tevilor, armaturilor și a altor elemente sau dispozitive
(manometre, termometre, termocuple) indicatoare de nivel.
Din punct de vedere constructive se deosebesc:
 racorduri bosaje: pentru sudare turnate cu corpul
 racorduri mufa: pentru sudare turnate cu corpul
 racorduri cu flanșă: turnate cu corpu pentru sudare (cu flansa plata sudată simpla, cu
flanșă plată, sudată captusită, cu flanșă cu gât, c u flanșă cu guler: pentru diametre
nominale, cu flanșă liberă pe țeava rasfrântă, cu f lanșa liberă pe țeava cu inel sudat)

45
Diametrul interior al acestor tipuri de record se determină în funcție de debitul și viteza
fluidului tehnologic vehiculat, cu ajutorul relație i:
DKP =‡.ˆ
‰ ∙ Š (3.29)
unde:
Q – debitul fluidului tehnologic vehiculat ;
V – viteza fluidului tehnologic vehiculat [mm/s], î n cazul de față fiind vorba de
hidrocarburi,benzină,gaze și are urmatoarele valori :
v = 0.5 … 2m/s, pentru lichide ;
v = 10 … 20 m/s, pentru gaze;
Volumul capacelor inferioare și superioare
Volumul capacelor inferioare și superioare vor fi calculate cu ajutorul relației:
V:"T": KO</CT =‰∙ Ž W/‘’“
#∙ (H KO</CT + 3r ) (3.30)
Înălțimea capacelor inferioare/ superioare regăsită în relația anterioară se va calcula cu
următoarea relație de calcul:
HKO</CT = H − S " (3.31)
în care înalțimea H este reprezentată de relația:
x = 0,25 ∙ g m (3.32)
Valoarea razei cercului utilizată în relația (3.30) se va calcula cu ajutorul relației de calcul:
r =VW9
(3.33)
Volumul cilindrului aparatului de tip coloană
Volumul cilindrului aparatului de tip coloană va fi calculat cu ajutorul relației următoare:
•H– = — ∙ ˜ ∙ xH– (3.34)
în care raza cilindrului se va calcula cu relația:
˜ =™o
(3.33)
iar înălțimea cilindrului se poate calcula cu ajuto rul relației:

46
xH– = x $+ x + x F+ x . (3.35)
Volumul total al aparatului de tip coloană
Volumul total al aparatului de tip coloană este rep rezentat de relația:
•š–šză = • H– + • œ. HzJ + • œ.žœ (3.36)

3.4.1. CALCULUL VOLUMUL CAPACELOR INFERIOARE ȘI SUP ERIOARE
Calculul volumului capacului inferior
Se calculează în primul rând înălțimea x cu relația (3.32) cunoscând diametrul mediu
al mantalei cilindrice conjugate gm
. Cunoscând valoarea lui H se va calcula înălțimea HKO<
prin relația (3.31):
x = 0,25 ∙ g m (3.31)
x = 0,25 ∙ 1373 = 343 4AA6
xHzJ/žœ = x −   (3.30)
HKO< = 343 − 3 = 340 4mm 6= 0,340 m
Valoarea razei cercului utilizată în relația (3.30) se va calcula cu ajutorul relației: (3.33):
r =VW9
(3.33)
r =1350
2= 675 4AA 6= 0,675 A
Volumul capacului inferior se va calcula cu ajutoru l relației (3.30):
V:"T": KO</CT =‰∙ Ž W/‘’“
#∙ (H KO</CT + 3r ) (3.30)
V:"T": KO< =3,14 ∙ 0,340
6∙(0,340 + 3 ∙ 0,675 )= 0,3040 AF
Calculul capacului superior
Se calculează în primul rând înălțimea x cu relația (3.32) cunoscând diametrul mediu
al mantalei cilindrice conjugate gm. Cunoscând valoarea lui H se va calcula înălțimea HKO<
prin relația (3.31):

47
x = 0,25 ∙ g m (3.32)
x = 0,25 ∙ 1366 = 341 4AA6
xHzJ/žœ = x −   (3.31)
HKO< = 341 − 3 = 338 4mm 6= 0,338 m
Valoarea razei cercului se va calcula cu ajutorul r elației: (3.33):
r =1350
2= 675 4AA 6= 0,675 A
Volumul capacului inferior se va calcula cu ajutoru l relației (3.30):
V:"T": KO</CT =‰∙ Ž W/‘’“
#∙ (H KO</CT + 3r ) (3.30)
V:"T": CT =3,14 ∙ 0,338
6∙(0,338 + 3 ∙ 0,675 )= 0,3015 AF

3.4.2. VOLUMUL CILINDRULUI APARATULUI DE TIP COLOAN Ă
Se va calcula înălțimea cilindrului cu ajutorul re lației (3.35) cunoscând valorile pentru
înăltimile fiecărui tronson:
xH– = x $+ x + x F+ x . (3.35)
H:KŸ = 2,5 + 3,3 + 8,8 + 6,5 = 21,1 m
Volumul cilindrului aparatului de tip coloană va f i calculat cu ajutorul relația (3.34)
cunoscând înălțimea cilindrului calculată mai sus d ar și raza cercului calculată anterior:
•H– = — ∙ ˜ ∙ xH– (3.34)
•H– = 3,14 ∙ 0,675 ∙ 21,1 = 30 AF

3.4.3. VOLUMUL TOTAL AL APARATULUI DE TIP COLOANĂ
Volumul total al coloanei se va calcula cu relația de calcul (3.36):
•š–šză = • H– + • œ. HzJ + • œ.žœ (3.36)

48
V: Ÿ "Oă = 30 + 0,3040 + 0,3015 = 30,6 AF

3.4.4. CALCULUL ȘI ALEGEREA MATERIALELOR. CALCULUL
RACORDURILOR
Calculul debitului de fluid care circulă prin fiec are dintre cele 5 racorduri de pe coloană
se va face conform tabelului 3.2:
Tabelul 3.3. Calculul si alegerea materialelor.Calculul racordu rilor
R1 Q1 = V coloana /5400 s Intra lichid
R2 Q2 = 0,75 Q 1 Iese lichid
R3 Q3 = 0,25 Q 1 Ies vapori
R4 Q4 = 0,45 Q 3 Intra refluzul lichid
R5 Q5= 0,45 Q 2 Intra vapori de la fierbator

Pentru racordul 1: Q $=30,6
5400 = 0,0056 mF
s,+
Pentru racordul 2: Q = 0,75 ∙ 0,0056 = 0,0042 mF
s,+
Pentru racordul 3: Q F= 0,25 ∙ 0,0056 = 0,0014 mF
s,+
Pentru racordul 4: Q .= 0,45 ∙ 0,0014 = 0,0006 mF
s,+
Pentru racordul 5: Q %= 0,45 ∙ 0,0042 = 0,0019 AF
h.+
Diametrul interior al celor cinci racordurilor se determină în funcție de debitul și viteza
fluidului tehnologic vehiculat. cu relația (3.29):
DKP =‡.ˆ
‰ ∙ Š (3.29)
DKP «$ =¬4 ∙ 0,0056
3,14 ∙ 0,5= 0,1200 m = 120 mm

49
DKP « =¬4 ∙ 0,0042
3,14 ∙ 0,5= 0,103 m = 103 mm
DKP «F =¬4 ∙ 0,0014
3,14 ∙ 10 = 0,013 m = 13 mm
DKP «. =¬4 ∙ 0,0006
3,14 ∙ 0,5= 0,040 m = 40 mm
DKP «% =¬4 ∙ 0,0019
3,14 ∙ 10 = 0,015 m = 15 mm
Se va calcula pentru cele cinci racorduri grosimea de perete conform relației (3.16)
ținând cont și de presiunile de pe tronsoanele în c are se regăsesc racordurile:
s$= s + s "≥TU ∙ VW
∙ X∙ 7 YZTU+ s " 4mm6 (3.16)
Pentru racordul 1: s$`= ,%#∙ $ 
∙ ,i∙ ijZ ,%# + 3 = 4,74mm6

Pentru racordul 2: s$„ =F,$#∙ $F
∙ ,i∙ ijZF,$# + 3 = 4,84mm6
Pentru racordul 3: s$„` =$,%%#∙ $F
∙ ,i∙ ijZ$,%%# + 3 = 3,14mm6

Pentru racordul 4: s$`b =$,%%#∙ .
∙ ,i∙ ijZ$,%%# + 3 = 3,34mm6

Pentru racordul 5: s$b=$,%%#∙ $%
∙ ,i∙ ijZ$,%%# + 3 = 3,14mm6

Valorile rezultate pentru diametrul interior dar și pentru grosimile de perete
corespunzătoare celor cinci racorduri ale coloanei sunt prezentate în tabelul 3.3:
Tabelul 3.4. Valorile diametrului interior, debitului și grosimi i de perete
RACORD ­~† ® [mm] ¯ [m3/s] }~ ® [mm]
R1 120 0,0056 4,7
R2 103 0,0042 4,8
R3 13 0,0014 3,1
R4 40 0,0006 3,3
R5 15 0,0019 3,1

50
Alegerea gurilor de vizitare
Gurile de vizitare sunt dispozitive închise cu capa c demontabil prins în șuruburi cu
care se echipează aparatele de tip coloana în scopu l asigurarii unor cai de acces pentru
montare demontare control examinare intretinere rep arare inlocuire elemente. După forma
geometrica gurile de vizitare pot fi:
-rotunde (cel mai des utilizate) fiind standardizat e pentru presiuni nominale pana la
Pn de 64 de bar si Dn de pana la 600.
-ovale (eliptice) utilizate limitate pentru aparate le ce functioneaza sub vacuum fiind
standardizate
-patrate sau dreptunghiul are utilizate pentru apar atele lucrand la presiuni egale sau
apropiate de cea atmosferica nefiind standardizate
În cazul de față se vor utiliza guri de vizitare r otunde cu capac plan rabatabil cu Dn
egal cu 500 mm.
Dupa pozitia lor de montare pot fi guri de vizitar e orizontale sau verticale iar din punct
de vedere al protejării suprafeței interioare se po t distinge guri de vizitare fară captușeală și
guri de vizitare cu captuseală anticorozivă.

3.5. CALCULUL INELELOR DE CONSOLIDARE
La acest calcul se va determina diametrul gH pentru fiecare racord. Determinarea
diametrului se obține din condiția ca aria secțiuni i mediane a componentelor sistemului de
consolidare a elementelor care participă la consoli darea orificiului sa fie mai mare sau cel
putin egala cu aria sectiunii peretelui mantalei (f luidului) îndepartate prin practicarea
orificiului rezultand astfel relația:
DK: ≥°VW9 ±² ³ Y´∙(³9µ³Y)∙( XZ$ )
³WU + (D KP + 2S ") (3.37)
în care se consideră hH = h = s$`,„,„`,`b
Se înlocuiesc valorile în relația (3.37):
DK: «` ≥(120 + 2 ∙ 3 )∙(4,7 − 3 )∙(2 ∙ 0,9 − 1 )
4,7+(120 + 2 ∙ 3 )= 162 4mm6

51
DK: «„ ≥(103 + 2 ∙ 3 )∙(4,8 − 3 )∙(2 ∙ 0,9 − 1 )
4,8+(103 + 2 ∙ 3 )= 141 4mm6
DK: «„` ≥(13 + 2 ∙ 3 )∙(3,1 − 3 )∙(2 ∙ 0,9 − 1 )
3,1+(13 + 2 ∙ 3 )= 19,54mm6
DK: «`b ≥(40 + 2 ∙ 3 )∙(3,3 − 3 )∙(2 ∙ 0,9 − 1 )
3,3+(40 + 2 ∙ 3 )= 49 4mm6
DK: «b ≥(15 + 2 ∙ 3 )∙(3,1 − 3 )∙(2 ∙ 0,9 − 1 )
3,1+(15 + 2 ∙ 3 )= 21,54mm6

52
CAPITOLUL 4 [7]
INSTRUCȚIUNI DE SIGURANȚĂ ȘI PROTECȚIA MUNCII

Dezvoltarea tehnologică fară precedent în ultimile decenii a consacrat o serie de
domenii si ramuri industriale de varf, între care i ndustria prelucrarii petrolului și
petrochimia ocupa unul din primele locuri, caracter izată fiind de utilizarea unor
echipamente tehnologice deosebit de performante si de complexe, în contextul
desfasurarii unor procese tehnologice pretentioase.
Desfasurarea proceselor de prelucrare fizica si ch imica a produselor petroliere și
petrochimice se deosebesc de cele ale altor industr ii prelucratoare prin proporțiile mari
ale pericolului de incendiu. Aceasta se datorează p e de o parte faptului ca materia prima
supusa prelucrarii, produsele intermediare si produ sele finite sunt constituite din
hidrocarburi care sunt inflamabile si formează ames tecuri explozive cu aerul.
Cauzele incendiilor
Din analiza accidentelor si incendiilor din industr ia petrochimica, s-a ajuns la
concluzia ca acestea au fost provocate de cauze car e se pot grupa astfel, in ordinea
descrescătoare a gravitatii accidentelor provocate:
 greșeli de operare;
 avarii la utilaje;
 reparații la utilaje în funcțiune;
 descarcari electrice;
 trasnete si instalatii improprii.
Datorită unor greșeli de operare, a lipsei de veri ficare și controlul utilajelor în timpul
functionarii, opririi sau pornirii instalației, se pot produce o serie de accidente tehnice,
provocând grave accidente umane si mari pagube mate riale. Avariile la utilaje se pot
produce prin:
 spargerea tevilor in cuptor;
 ruperi de conducte, defectarea ventilelor si supape lor de siguranta; .
 spargerea pompelor, a recipientilor, a rezervoarelo r, etc.

53
Reparațiile la utilaje în funcțiune pot cauza ince ndii daca nu se iau masuri
corespunzatoare. Utilizarea unor utilaje improprii atat în timpul functionarii instalațiilor
cat și în timpul reviziilor pot de asemenea provoca incendii:
 utilizarea pompelor cu manometre defecte;
 utilizarea de robinete de fonta sau bronz pe conduc te la presiuni și temperaturi
inalte;
 utilizarea unor presiuni de lucrumai maridecat cele pentrucare au fost construite
vasele.
Sursele de foc Arderea
hidrocarburilor și, în general, a substantelor comb ustibile are loc în anumite condiții și
numai la aprinderea sau autoaprinderea lor. Sursele externe de caldură sunt: focul deschis;
 energia electrica;
 actiunile (frecarile) mecanice;
 transmiterea de caldura;
 reactiile chimice.
Sursele intene de caldură pot fi considerate autoa prinderile de natură chimica,
fizico-chimică si biologică. Autoaprinderile de nat ură chimică se produc la substantele
care reactionează intens cu oxigenul din aer (fosfo r, praf de aluminiu, alchilaluminiu etc.)
sau în cazul reacțiilor dintre substanțe organice s i oxidanti puternici. Autoaprinderile de
natura fizico-chimică sunt favorizate de prezența î n masa combustibilului de anumiți
acceleratori. În această categorie intra autoaprind erea uleiurilor, a lacurilor, vopselelor
etc.
Măsuri de prevenire a incendiilor
Măsurile de prevenire a incendiilor se asigură în întreaga activitate din industria de
prelucrare a hidrocarburilor începand cu cercetarea , proiectarea, construcția și
exploatarea, terminând cu lucrările de reparații, r evizii si vehicularea produselor. Acestea
cuprind următoarele aspecte:
 planul general de prevenire a incendiilor (modul de amplasare a obiectivului față de
centrul civic al orasului; reteaua internă de drumu ri de acces în caz de incendiu;
directia vanturilor; amplasarea faclelor etc.);

54
 calitatea materialelor de construcții si a lucrăril or de construcții-montaj, reparații și
revizii (materiale rezistente la temperaturi și pre siuni ridicate; motoare antiex, etc.);
 rezervoare de depozitare (cu capac flotant, iar cel e cu capac fix sa fie prevazute cu
opritoare de flăcari și supape de respiratie);
 protecția contra electricității statice;
 instructiuni de operare a instalațiilor si aparatel or;
Aplicarea normelor de prevenire si stingere a incen diilor (psi) si de securitatea
muncii (pm) în industria petrochimică
Exploatarea eficientă a liniilor si instalațiilor tehnologice în industria petrochimica
în circumstanțele protejării corespunzatoare a sana tații personalului angajat, al siguranței
instalațiilor tehnologice și nu în ultimul rând al protejării mediului ambiant, necesita o
dotare cu sisteme de sigurantă si o organizere a in tervenției în caz de pericol.
În acest context au aparut reglementări legale ce vizează organizarea activitații
P.S.I. si P.M.. Elementele principale care au fost avute în vedere la elaborarea
reglementărilor legale vizand activitatea de PM. si P.S.l. în industria petrochimică, în
conditii de securitate împotriva avariilor, explozi ilor, incendiilor si a accidentelor de
munca, sunt în principal:
 predarea-primirea schimbului;
 organizarea corespunzatoare a lucrului;
 supravegherea si controlul locului de munca;
 organizarea prevenirii și stingerii incendiilor;
 ordinea și disciplina în muncă.
Pentru interventie:
 un sistem de apă incendiu ce menține o presiune per manentă de minim 12 atm;
 dotarea cu tunuri fixe de apă și spumă a parcurilor de rezervoare de depozitare a
produse, a secțiilor tehnologice și a stațiilor de încărcare;
 hidranți de incendiu în intreg perimetrul socieății ;
 instalatii fixe de stingere a rezervoarelor și a ra mpelor de încarcare.

55
CONCLUZII

Proiectul intitulat “Calculul mecanic de anteproie ctare al aparatelor de tip coloană”
reprezintă o modalitate actuală de proiectare al ac estui tip de aparate. Proiectarea unui astfel
de aparat de tip coloană începe cu stabilirea condi țiilor tehnice pe care trebuie să le
îndeplinească acesta, să fie rezistent, comod și si gur în exploatare, să aibă o productivitate
înaltă și să fie economic. Condiția de bază pentru funcționarea îndelungată și continuă a
acestuia o constituie siguranța mecanică și perfecț iunea lui constructivă.
Dintre aparatele de tip coloană continuă să aibă c ea mai mare răspândire aparatele
pentru transfer de substanță. În asemenea aparate p ot avea loc procese de transfer de
substanță gaz-lichid, solid- gaz, solid- lichid sau lichid- lichid.
Costul aparatelor de tip coloană (pentru rectifica re,absorbție, desorbție etc.) reprezintă
în instalațiile petrochimice 10%, iar în fabricile de îngrășăminte chimice 21% din totalul
investițiilor.
Alegerea principiului funcțional pentru realizarea procesului fizic sau fizico-chimic
cerut, ca și calcul și construcția aparatelor de ti p coloană au un pronunțat aspect tehnico-
economic. Recent, au fost realizate coloane cu tale re cu diametre de 12,2 m (coloană de
distilare) și de 15 m (coloană de absorbție).
Aparatele de tip coloană prezintă varietate contru ctivă ale amenajărilor interioare, în
funcție de procesul în care sunt utilizate și de mo dul în care se face contactul între fazele
sistemului. Acestea sunt menționate în capitolul 1, intitulat „Aparate de tip coloană”, unde
sunt prezentate noțiuni generale despre coloanele c u talere, coloanele cu umplutură, coloane
cu rafturi și șicane, etc., dar și despre construcț ia aparatelor de tip coloană.
Coloanele cu talere sunt coloanele cele mai frecve nt folosite în industria chimică, ele
fiind utilizate pentru distilări și rectificări, pe ntru absorbție, extracție, reacții chimice în
sistem eterogen, gaz-lichid și lichid-lichid, însă prezintă și dezavantaje față de coloanele cu
umplutură și anume: căderi de presiune mai mari, co nstrucție mai complicată, preț de cost
mai mare și întreținere mai pretențioasă.
Coloanele cu umplutură se utilizează la operații d e distilare fracționată în vid, sau în
operații de fracționare discontinuă, în instalațiil e pilot și semiindustriale și în lucrări de

56
cercetare în laborator. Noile tipuri de umplutură d e mare eficacitate, permit separarea în
coloanele cu umplutură, a componentelor care au tem peraturi de fierbere apropiate.
Procesele industriei chimice sunt mixte și complex e deoarece materiile prime cât și
utilajele folosite prezintă o mare diversitate. În capitolul 2 s-a realizat o clasificare a
proceselor din industria prelucrării petrolului, în funcție de aparatul de tip coloană utilizat,
dintre care se disting: distilarea, rectificarea, a bsorbția, extracția, adsorbția.
Distilarea este procesul de separare care presupun e trecere a unui amestec lichid în
stare de vapori prin fierbere, urmată de condensare a vaporilor obținuți.Aceasta poate fi
simplă când reprezintă o metodă de îmbogățire a unu i amestec în component mai ușori,
fracționată cand se bazează pe diferența de volatil itate a compușilor ce se separă, azeotropă
sau extractivă.
Absorbția este un proces prin care unul sau mai mu lți dintre componenții unui amestec
gazos se separă prin dizolvarea într-un lichid. În industria petrolului și petrochimiei,
absorbția este folosită pe scară largă pentru conce ntrarea și obținerea hidrocarburilor din
gaze ce conțin metan, sau din gaze de rafinării ce conțin metan și hidrogen, folosind ca
absorbant fracțiuni petroliere mai grele, de la ben zină grea pană la motorină.
Adsorbția este folosită în industria petrolieră, l a rafinarea gazolinei, la separarea
gazolinei din gazele de sondă, la rafinarea uleiuri lor minerale, la purificarea și decolorarea
lichidelor, uscarea gazelor etc.
La proiectarea aparatelor se realizează întâi pred imensionarea coloanei, după care
grosimile obținute sunt verificate printr-un calcul adecvat, ținând seama de toate sarcinile
care solicită coloana, de parametrii de regim și de sarcina exterioară predominantă(eoliană
sau seismică). Determinarea dimensiunilor tehnologi ce și constructive se realizează conform
etapelor de calcul realizate în capitolul 3, intitu lat „Calculul mecanic de anteproiectare al
aparatelor de tip coloană”, pentru un aparat cu urm atoarele caracteristici:
 Dimensiuni principale:
 diametrul interior tehnologic:
 = 1350 [mm];
 înălțime totală: = 24,1 [m];
 înălțime tronsoane: ℎ= 2,5 [m]; ℎ = 3,3 [m]; ℎ = 8,8 [m]; ℎ = 6,5
[m].

57
 Date tehnologice:
 presiunea de lucru la varf 12,9 bar;
 presiunea de lucru la bază 13,6 bar;
 temperatura de lucru la varf 97°C;
 temperatura de lucru la bază 255°C.
 Parametrii constructivi:
 mantaua cilindrică va avea grosimea de perete varia bilă;
 fundul și capacul de formă elipsoidală;
 talerele de tip sită fară deversor;
 distanța între talere:  = 0,6 [m];
 tipul izolației termice: izolație cu vată minerală;
 Zona geografică, climatică, seismică:
 aparatul este amplasat intr-o zonă de tip AI;
 grad de protectie antiseismică a coloanei 7,5.
Pentru datele de proiectare prezentate mai sus, re zultatele calculelor pentru grosimea
peretelui mantalei cilindrice, diametrul interior a l secțiunii de rezistență, diametrul mediu al
secțiunii de rezistență pe fiecare dintre cele patr u tronsoane ale aparatului de tip coloană,
sunt prezentate în tabelul 3.1.
Tabelul 3.1. Valorile pentru grosimea peretelui mantalei, diamet rul interior și mediu al
sectiunii de rezistenta pe fiecare dintre cele patr u tronsoane
S majorat
mm Sstandardizat
mm Di
mm Dm
mm
TRONSON 1 18,7 19 1369 1365
TRONSON 2 20,8 21 1371 1366
TRONSON 3 27,6 28 1378 1370
TRONSON 4 32,9 33 1383 1372

S-au calculat valorile pentru grosimea totală de perete, înălțimea zonei bombate a
fundului elipsoidal, dar și înălțimea totală a capa cului atat pentru capacele inferioare, cât și
pentru cele superioare. Rezultatele au fost prezent ate în tabelul 3.2.

58
Tabelul 3.2. Valorile rezultatelor pentru grosimea totală de pe rete, înălțimea zonei bombate
a fundului elipsoidal, dar și înălțimea totală a ca pacului atat pentru capacul inferior, cât și
pentru cel superior.

[mm]  
[mm] 
[mm] 
[mm] 
[mm]
CAPACUL
INFERIOR 27 ,4 34 25 343 368
CAPACUL
SUPERIOR 15 ,86 20 25 341 366

S-a calculat diametrul interior al celor cinci rac ordurilor ale coloanei, debitului de fluid
care circulă prin ele, dar și grosimea de perete a fiecărui racord.
Tabelul 3.4. Valorile diametrului interior, debitului și grosimi i de perete
RACORD  [mm] ! [m3/s]  [mm]
R1 120 0,0056 4,7
R2 103 0,0042 4,8
R3 13 0,0014 3,1
R4 40 0,0006 3,3
R5 15 0,0019 3,1

În industria petrochimică pot avea loc diferite a ccidente tehnice provocate fie de
factorul uman fie de avarierea utilajelor. Incendii le prezintă cel mai mare pericol de accident
în acest domeniu, deoarece materia primă supusă pr elucrării este constituită din
hidrocarburi care sunt inflamabile și formează ames tecuri explozive cu aerul, dar și datorită
presiunilor și temperaturilor ridicate de regim.
În acest sens s-au luat măsuri de prevenție și inte rvenție în cazul unor astfel de accidente,
acestea fiind prevăzute în instrucțiunile S.S.M. di n capitolul 4 al acestei lucrări.
În concluzie, dezvoltarea tehnologică fară preceden t din ultimile decenii a consacrat și
industria prelucrării petrolului, astfel aceasta ca racterizându-se prin utilizarea unor
echipamente tehnologice multiple și deosebit de per formante, în contextul desfășurării unor
procese tehnologice complexe, printre care și apara tul de tip coloană cu diferite utilizări în

59
funcție de tipul contructiv, studiat în această luc rare, dar și prin riscul ridicat de producere al
incendiilor și gravelor accidente umane pe langă ce le tehnice cu mari pierderi materiale.
Din punct de vedere economic, soluția cea mai avant ajoas o reprezintă realizarea unei
construcții de egală rezistență. În acest sens tron sonarea coloanei și saltul de grosime de la
un tronson la altul trebuie făcute optim.

60
BIBLIOGRAFIE

1. Suciu, G.C, Ingineria prelucrării hidrocarburilo r, vol. II, Editura Tehnică, București, 1985;
2. Gheorghe Stănescu, Alecsandru Pavel, Dănuț Manda lopol, Utilaj Chimic și Petrochimic,
vol. II, Editura Dobrogea,2008;
3. EM. A. BRATU, Operații și utilaje în industria c himică, Editura tehnică, București, 1970.
4. V. V. Jinescu , Aparate de tip coloană, Editura tehnică, București, 1978;
5. Gheorghe Iordache, Utilaje pentru industria chim ică și petrochimică, Editura Didactică și
pedagogică, București, 1982;
6. C.I. Koncsag, Procese de transfer de masă cu apl icații în industria de prelucrare a
petrolului, Editura PIM, Iasi, 2013;
7. Gheorghe Stănescu, Tehnologii petrochimice, Edit ura EX PONTO, Constanța, 2001.

ANEXE

1
Tabelul 1- Valori recomandate pentru factorii K ,S si B

FACTORUL VALOAREA
FACTORULUI PRECIZARI

CONSTRUCTIV
K

1,0
Constructii simple , fara cusaturi cap la cap longi tudinale
continue. Elemente cu sectiuni casetate avnd cusatu ri la
colt fara rigidizari longitudinale si fara cusaturi cap la
cap longitudinale sau transversale. Imbinari cap la cap la
profiluri laminate. Elemente de constructii supuse la
detensionare prealabila.

1,4 Constructii sudate , avand cusaturi cap la cap cont inue pe
intreaga lungime a alementului si cusaturii in K.
Elemente avand sectiunea in forma de I sudata. Bare
avand rigidizari longitudinale si cusaturi cap la c ap
longitudinale si transversale. Sistemele cu cusatur i
longitudinale si transversale la toate celelalte el emente in
zonele in care apar variatii mari de sectiune.

2,0 Constructii sudate supuse la solicitari importante sub
influenta sarcinilor exterioare. Elemente de constr uctii
avand cusaturi incrucisate , in cazul cand ambele c usaturi
produc importante solicitari reziduale longitudinal e si
transversale. Elemente de constructie complicate, a vand
un numar mare de cusaturi sudate situate la distant e mici
unele de altele.

DE
IMPORTANTA
S

0,5

Elemente de constructie secundare (de exemplu inimi de
grinzi auxiliare, table de protectie actionand ca r igidizari
orizontale)

0,7 Elemente de constructii importante in alcatuirea
ansamblurilor de constructii (de exemplu talpi inti nse la
grinzi secundare , inimi de grinzi principale etc. )

1,0 Elemente de constructie de importanta deosebita car e
sunt necesare pentru alcatuirea si functionarea int regii
constructii (de exemplu talpi intinse de grinzi pri ncipale )

DE
SOLICITARE
B

1,0 Elemente de constructie supuse la solicitari static e (
viteze de solicitare sub 5000 daN/cm² s; respectiv sub
circa 5000 kgf/cm² s ).

1,4 Elemente de constructie supuse la solicitari dinami ce sau
la solicitari prin soc ( viteze de solicitare peste 5000
daN/cm² s respectiv peste circa 5000 kgf/cm²s ) .

2
Tabelul 2 – Clasificarea recipientelor sub presiune stabila car e lucreaza la temperaturi
ridicate

CATEGORIA
RECIPIENTULUI
CALD PRESIUNEA MAXIMA
DE LUCRU IN REGIM P
(daN/cm²) TEMPERATURA MAXIMA A
PERETELUI METALIC
T ( K ) T ( °C )

I
Pana la 850
Pana la 1023
Pana la 750

II
Pana la 850
Pana la 823
Pana la 550

III
Pana la 850
Pana la 748
Pana la 475

IV
Pana la 50
Pana la 623
Pana la 350

V
Pana la 16
Pana la 473
Pana la 200

3
Tabelul 3- Tipuri de oteluri recomandate pentru a f i utilizate in constructia recipientelor
sub presiune stabile, care lucreaza la temperaturi ridicate.
CATEGORIA
RECIPIENTULUI
CALD
( tab.2 ) OTELURI ADMISIBILE
I Oteluri aliate speciale
II Oteluri aliate destinate tablelor de cazane si reci piente sub
presiune lucrand la temperaturi ridicate.
III Oteluri slab aliate,oteluri carbon de calitate
normalizate,oteluri destinate tablelor de cazane si
recipiente sub presiune lucrand la temperaturi ridi cate.
IV Oteluri destinate tablelor de cazane si recipiente sub
presiune lucrand la temperaturi ridicate,ambiante s au
scazute,oteluri sudabile destinate constructiilor
sudate,oteluri carbon de uz general cu prescriptii de
calitate.
V Oteluri destinate tablelor de cazane si recipiente sub
presiune lucrand la temperaturi scazute,ambiante sa u
ridicate,oteluri sudabile destinate constructiilor
sudate,oteluri carbon de uz general cu sau fara pre scriptii
de calitate.

4
Tabelul 4- Oteluri recomandate pentru a fi folosite in constructia recipientelor calde

TEMPERATURA
MAXIMA (DE
UTILIZARE) A
PERETELUI METALIC CATEGORIA
RECIPIENTULUI
CALD (tab.2) MARCA OTELULUI STAS
K °C

473
200
V OL 34
OL 37
OL44 500/1-78
500/2-80
R 37
R 44
R52 K 41
K 47
2883/1 -76
2883/2-80
2883/3-80

623
350
IV OL 34
OL 37 OL 44
OL 52 500/1 -78
500/2-80
R 37
R 44
R52 K 41
K 47
2883/1 -76
2883/2-80
2883/3-80

723
450
III OLC 10
OLC 15
OLC 20
OLC 25

880-80
K 41
K 47
K 52 2883/1-76
2883/3-
86

773
500
II 16 Mo3
14 Cr Mo 4
1023 750 I Oteluri aliate conform recomandarilor
prescriptiilor tehnoce ISCIR.

5
Tabelul 5- Oteluri recomandate pentru a fi folosite in constructia de conducte, de tevi si
de alte elemente tubulare

CLASA
ELEMENTELOR
TUBULARE PARAMETRII DE LUCRU MARCA DE OTEL
RECOMANDATA
(STAS 8184-80) TEMPERATURA
IN K ( °C ) PRESIUNEA IN
BAR
I Pana in 673 (400) inclusiv Pana la 32 inclusiv OLT 35 K
OLT 45 K
II Peste 673 (400), panala
723 (450) inclusiv Peste 32 ,pana la
80 inclusiv OLT 35 K
OLT 45 K
16 Mo 3
14 Cr Mo 4
III Peste 723 (450) Peste 80 16 Mo 3
14 Cr Mo 4
10 Cr Mo 10
10 Cr Mo 50

6
Tabel 6- Valorile coeficientului de rezistenta al s udurii φ

NR
CR
T. TIPUL SUDURII SI FELUL SUDURII VOLUMUL EXAMINARII
NEDISTRUCTIVE
TOTAL PARTIAL FARA
1 Imbinari cap la cap executate automat prin orice
procedeu de sudare,cu arc electric sau cu gaze,pe
ambele fete sau pe o singura fata cu completare la
radacina.
1,00
0,90
0,80
2 Idem ca la pct.1 , insa executate manual. 0,95 0,85 0,70
3 Imbinari cap la cap executate prin orice procedeu
de sudare,cu arc electric sau cu gaze,numai pe o
fata fara inel sau placa suport la radacina(se admi t
numai imbinari ale elementelor cu grosime sub 15
mm si diametre exterioare mai mici de 600 mm.
–
–
0,60
4 Idem ca la pct.3,cu inel sau placa suport la
radacina. 0,90 0,80 0,70
5 Imbinari in forma de T sau alte imbinari in colt,cu
patrunderea completa asigurata din ambele parti
prin orice procedeu de sudare,cu arc electric sau c u
gaze.
–
–
0,70
6 Imbinari in forma de T sau alte imbinari in colt,cu
sudare pe o singura parte,prin prin orice procedeu
de sudare,cu arc electric sau gaze.
–
–
0,60

7
Tabel 7- Oteluri de uz general pentru table groase si platbenzi si oteluri pentru table de
cazane de abur si recipiente sub presiune lucrand l a temperaturi ridicate

Temperatura
Marca °C
otelului
100
150
200
250
300
350
400
450
OTELURI PENTRU UZ GENERAL,PENTRU TABLE GROASE SI PL ATBENZI
1 2 3 4 5 6 7 8 9
OL 32.1 15,7
(16 ) 14,7
(15 ) 13,7
(14 ) 12,7
(13 ) 11,8
(12 ) 9,8
(10 ) –
–
OL34.1 16,7
(17 ) 15,7
(16 ) 14,7
(15 ) 13,7
(14 ) 12,7
(13 ) 11,8
(12 ) – –
OL 37.2
OL 37.3
OL 37.4 21,6
(22 ) 20,6
(21 ) 19,6
( 20 ) 17,6
( 18 ) 15,7
( 16 ) 13,7
( 14 ) 11,8
(12 ) –
OL 42.2
OL 42.3
OL 42.4 22,5
(23 ) 21,6
( 22 ) 20,6
( 21 ) 18,6
( 19 ) 16,7
( 17 ) 14,7
(15 ) 13,7
( 14 ) –
OL 44.2
OL 44.3
OL 44.4 24,5
( 25 ) 23,5
( 24 ) 22,5
( 23 ) 20,6
( 21 ) 17,6
( 18 ) 15,7
( 16 ) 13,7
( 14 ) –
OL 52.2
OL 52.3
OL 52.4 29,4
(30 ) 28,4
( 29 ) 26,5
( 27 ) 24,5
( 25 ) 22,5
( 23 ) 20,6
( 21 ) 17,6
( 18 ) –
OTELURI PENTRU TABLE DE CAZANE DE ABUR SI RECIPIENT E SUB PRESIUNE
K1 – – 17,6
( 18 ) 16,7
( 17 ) 13,7
( 14 ) 11,8
( 12 ) 9,8
( 10 ) 7,8
( 8 )

8
K2 – – 20,6
( 21 ) 18,6
( 19 ) 15,7
( 16 ) 13,7
( 14 ) 11,8
( 12 ) 9,8
( 10 )
K3 – – 22,5
( 23 ) 20,6
( 21 ) 17,6
( 18 ) 15,7
( 16 ) 13,7
( 14 ) 11,8
( 12 )
K4 – – 23,5
( 24 ) 21,5
( 22 ) 18,6
( 19 ) 16,7
( 17 ) 14,7
( 15 ) 12,7
( 13 )
K5 – – 24,5
( 25 ) 22,5
( 23 ) 20,6
( 21 ) 17,6
( 18 ) 15,7
( 16 ) 13,7
( 14 )
K6 – – 26,5
( 27 ) 24,5
( 25 ) 22,5
( 23 ) 20,6
( 21 ) 17,6
( 18 ) 15,7
( 16 )
K7 – – 24,5
( 25 ) 22,5
( 23 ) 19,6
( 20 ) 17,6
( 18 ) 16,7
( 17 ) 15,7
( 16 )
K8 – – 27,4
( 28 ) 25,5
( 26 ) 23,5
( 24 ) 21,5
( 22 ) 20,6
( 21 ) 19,6
( 20 )

Figura 1.9. Circulatia fazelor într-o coloană cu talere cu clo pote și cu deversoare
interioare cu sensuri contrare de curgere a curentu lui de lichid pe doua talere successive

9

Figura 1. Coloană cu un deversor central pe un taler și cu d eversoare laterale pe talerul
urmator
Figura 2. Schema de curgere cu un singur sens al curentului de lichid pe 2 talere
succesive
Figura 3. Taler de curent inelar, cu un singur sens de curge re

10
Figura 4. Poziția reciprocă a doua talere successive, cu pat ru treceri.

Figura 5. Principiul de funcționare al coloanei de rafinare
Figura 6. Coloane cu umplutură

11
Figura 7. Limitatoare de strat

Figura 8. Dispozitiv de stropire de tip păianjen

Figura 9. Dispozitive de stropire sub presiune, din țevi cu orificii

Figura 10. Dispozitiv de stropie cu ajutaje

12

Figura 11. Stropitoare

Figura 12. Posibilități de separare a componenților cu volati litate relativă mare
Figura 13. Coloana de distilare azeotropă
Figura 1.14. Coloană cu talere

13
Figura 1.15. Detaliu pentru introducerea refluxului în coloană