ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Насадочные абсорберы из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой-твердыми телами различной формы. В насадоч-ной колонне I (рис. 16-9, а, б) насадка 3 укладывается на опорные решетки 4, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку 3 с помощью распределителя 2 и стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки вниз. Однако равномерного распределения жидкости по всей высоте насадки по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам (рис. 16-10). Из этого рисунка следует, что жидкость практически полностью оттесняется от места ввода абсорбента к периферии колонны на расстоянии, равном четырем-пяти ее диаметрам. Поэтому часто насадку в колонну загружают секциями высотой в четыре-пять диаметров (но не более 3-4 метров в каждой секции), а между секциями (слоями насадки) устанавливают перераспределители жидкости 5 (рис. 16-9,6 и 16-11), назначение которых состоит в направлении жидкости от периферии колонны к ее оси. [c.58] Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки. Однако при перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит на расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брьпг. Часть поверхности насадки, в основном в местах соприкосновения насадочных элементов друг с другом, бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью. В этом состоит основная особенность течения жидкости в насадочных колоннах в отличие от пленочных, в которых пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата. [c.59] К основным характеристикам насадки относят ее удельную поверхность а (м / ) и свободный объем е (м /м ). Обычно величину определяют путем заполнения объема насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину . Еще одной характеристикой насадки является ее свободное сечение 5 (м /м ). Принимают, что свободное сечение насадки 5 равно по величине ее свободному объему, т. е. 5 = е. [c.59] Гидродинамические режимы в насадочных абсорберах. Рассмотрим гидродинамические режимы в противоточных насадочных колоннах, используя графическую зависимость гидравлического сопротивления орошаемой насадки от скорости газа в колонне (рис. 16-12). [c.59] ЖИДКОЙ пленки и, следовательно, на количество задерживаемой в насадке жидкости. Пленочный режим заканчивается в первой переходной точке А на рис. 16-12, называемой точкой подвисания. [c.60] Второй режим-режим подвисания (или торможения). После точки А повышение скорости газа приводит к заметному увеличению сил трения о жидкость на поверхности контакта фаз и подтормаживанию жидкости газовым потоком. Вследствие этого скорость течения пленки жидкости уменьшается, а ее толщина и количество удерживаемой жидкости в насадке увеличиваются. В режиме подвисания с повышением скорости газа нарушается спокойное течение пленки жидкости, появляются завихрения, брызги, увеличивается смоченная поверхность насадки и соответственно-интенсивность процесса массопередачи. Этот режим заканчивается в точке В. [c.60] Третий режиьл- режим эмульгирования-возникает при превьппе-нии скорости, соответствующей точке В. В результате происходит накопление жидкости в свободном объеме насадки до тех пор, пока сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся по колонне газом не уравновесит силу тяжести жидкости, находящейся в насадке. При этом наступает обращение, или инверсия, фаз (жидкость становится сплошной фазой, а газ-дисперсной). Образуется газожидкостная дисперсная система, по внешнему виду напоминающая барботажный слой (пену) или газожидкостную эмульсию. Режим эмульгирования начинается в самом узком сечении насадки, плотность засыпки которой неравномерна по сечению колонны. Путем тщательного регулирования подачи газа режим эмульгирования может быть установлен по всей высоте насадки (отрезок ВС на рис. 16-12). [c.60] Из ЭТОГО уравнения следует, что с увеличением плотности орошения (или расхода жидкости), вязкости жидкости и уменьшением ее плотности скорость захлебывания снижается для крупной насадки, имеющей большее свободное сечение, при одинаковых расходах жидкости и газа величина выше. [c.61] Четвертый режим (от точки С на рис. 16-12 и выше)-режим уноса, или обращенного движения жидкости, выносимой из аш1ара-та газом. Этот режим в технике не используется. [c.61] Распределение газа. Равномерность распределения газа по сечению абсорберов зависит от способа его ввода в аппарат (см. гл. 5). При вводе по оси аппарата газ движется преимущественно в центральной его части, лишь постепенно заполняя все сечение аппарата (см. рис. 5-1, а). [c.61] При боковом вводе входящая струя газа движется к противоположной стенке и, ударяясь о нее, поворачивает затем вверх (см. рис. 5-1, г). Изменение конструкции входного и выходного отверстий не оказывает существенного влияния на распределение струи. Наличие же опорно-распределительной решетки значительно повышает равномерность движения газа в основном объеме аппарата, причем это явление наблюдается в случае, если коэффициент сопротивления решетки больше некоторой величины которая определяется по справочникам. [c.61] Выбор насадки. Как уже отмечалось, в насадочных колоннах поверхностью контакта фаз является смоченная поверхность насадки. Поэтому насадка должна иметь возможно большую поверхность в единице объема. Вместе с тем для того, чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим требованиям 1) хорошо смачиваться орошающей жидкостью, т.е. материал насадки по отношению к орошающей жидкости должен быть лиофильным 2) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку, т.е. иметь возможно большее значение свободного объема или сечения насадки 3) создавать возможность для высоких нагрузок аппарата по жидкости и газу для этого насадка должна также иметь большие значения е или 4) иметь малую плотность 5) равномерно распределять орошающую жидкость 6) быть стойкой к агрессивным средам 7) обладать высокой механической прочностью 8) иметь невысокую стоимость. [c.63] Очевидно, что насадок, которые бы полностью удовлетворяли всем указанным требованиям, не существует, так как соответствие одним требованиям нарушает соответствие другим (например, увеличение удельной поверхности а насадки влечет за собой повышение гидравлического сопротивления, а также снижение предельно допустимых скоростей газа и т. д.). [c.63] Поэтому в промышленности используют большое число разнообразных по форме и размерам насадок, изготовленных из различных материалов (металла, керамики, пластических масс и др.), которые удовлетворяют основным требованиям при проведении того или иного процесса абсорбции. [c.63] В качестве насадки наиболее широко применяют тонкостенные кольца Рашига (рис. 16-13, а), имеющие высоту, равную диаметру, который изменяется в пределах 15-150 мм. Кольца малых размеров засыпают в колонну навалом. Большие кольца (от 50 х 50 мм и выше) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Такой способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким способом насадку— регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, навалом засыпанной в колонну обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако регулярная насадка требует более сложных по устройству оросителей, чем насадка, засыпанная навалом. [c.63] Хордовую насадку (см. рис. 16-13,6) обычно применяют в абсорберах большого диаметра. Несмотря на простоту ее изготовления, хордовая насадка вследствие небольших удельной поверхности и свободного сечения вытесняется более сложными и дорогостоящими видами фасонных насадок, часть из которых представлена на рис. 16-13,6. В табл. 16.1 приведены основные характеристики насадок некоторых типов. [c.63] Если необходимо провести глубокое разделение газовой смеси, требующее большого числа единиц переноса, то в этом случае рациональнее использовать мелкую насадку. Мелкая насадка предпочтительнее при проведении абсорбции под повышенным давлением, так как при этом потеря напора в абсорбере составит малую долю от общего давления газовой смеси. [c.64] При выборе размера насадки необходимо соблюдать условие, при котором отношение диаметра В колонны к эквивалентному диаметру /3 насадки / 4 Ю [см. уравнение (6.62)]. [c.64] В абсорберах с плавающей насадкой возможно создание более высоких скоростей, чем в колоБшах с неподвижной насадкой. При этом увеличение скорости газа приводит к расширению слоя шаров, что способствует снижению скорости газа в слое насадки. Поэтому существенное увеличение скорости газового потока в таких аппаратах (до 3-5 м/с) не приводит к значительному возрастанию их гидравлического сопротивления. [c.65] Оросители. Очень важной проблемой для нормальной работы абсорбера является равномерное орошение насадки. Для эгой цели применяют специальные устройства - оросители (рис. 16-14), кото- рые подразделяют на струйчатые и разбрызгивающие. К струйчатым оросителям относятся распределительные плиты, желоба, брызгалки, оросители типа сегнерова колеса и другие (рис. 16-14, а-е), а к разбрызгивающим-тарельчатые, вращающиеся центробежные и другие оросители (рис. 16-14, э с,з). Следует, однако, помнить, что первоначальное распределение жидкости не сохраняется при дальнейшем ее течении по насадке (см. рис. 16-10). [c.65] Вернуться к основной статье