logo
КАСАТКИН

Устройство абсорбционных аппаратов

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, назы- вают абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорб- ция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно раз- делить на следующие группы: 1) поверхностные и пленочные; 2) насадоч- ные; 3) барботажные (тарельчатые); 4) распыливающие.

Следует отметить, что аппараты большинства конструкций, приводи- мых ниже, весьма широко применяются и для проведения других массооб- менных процессов.

Поверхностные и пленочные абсорберы

В абсорберах этого типа поверхностью соприкосновения фаз является зеркало неподвижной или медленно движущейся жидкости, или же по- верхность текущей жидкой пленки.

Поверхностные абсорберы. Эти абсорберы используют для поглоще- ния хорошо растворимых газов (например, для поглощения хлористого водорода водой). В указанных аппаратах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости (рис. Х1-6). Так как

поверхность - соприкосновения в таких аб- сорберах мала, то устанавливают несколько последовательно соединенных аппаратов, в которых газ и жидкость движутся проти- вотоком друг к другу. Для того чтобы жид- кость перемещалась по абсорберам самотеком, каждый последующий по ходу жидкости ап- парат располагают несколько ниже предыду- щего. Для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, в аппаратах устанавливают змее- вики, охлаждаемые водой или другим охлаж- дающим агентом, либо помещают абсорберы в сосуды с проточной водой.

Более совершенным аппаратом такого типа является абсорбер (рис. Х1-7), состоящий из ряда горизонтальных труб, орошаемых снаружи водой. Необходимый уровень жидкости в каждом элементе 1 такого аппа­рата поддерживается с помощью порога 2.

Пластинчатый абсорбер (рис. Х1-8) состоит из двух систем каналов: по .каналам / большого сечения движутся противотоком газ и абсорбент, по каналам 2 меньшего сечения — охлаждающий агент (как правило, вода). Пластинчатые абсорберы обычно изготавливаются из графита, так как он является химически стойким материалом, хорошо про­водящим тепло.

Поверхностные абсорберы имеют ограниченное применение вследствие их малой эффективности и громоздкости.

Пленочные абсорберы. Эти аппараты более эффективны и компактны, чем поверхностные абсорберы. В пленочных абсорберах поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. Различают следующие разновидности аппаратов данного типа: 1) трубчатые абсор­

Гаэ

I

Газ

.Жидкость

Рис. XI-6. Поверхностный абсорбер.

5. Устройство абсорбционных аппаратов

443

беры; 2) абсорберы с плоско-параллельной или листовой насадкой; 3) абсор- беры с восходящим движением пленки жидкости.

Трубчатый абсорбер (рис. ХІ-9) сходен по устройству с вертикальным кожухотрубчатым теплообменником. Абсорбент посту- пает на верхнюю трубную решетку 1, распределяется по трубам 2 и сте- кает по их внутренней поверхности в виде тонкой пленки. В аппаратах

Охлаждающая

Газ

Жидкость

Жидкости

Рис. ХІ-7. Оросительный абсорбер:

1 — элемент абсорбера; 2—сливные пороги.

ехлажЦтщая^ ^Жи3нкт Газ

Рис. Х1-8. Пластинчатый абсорбер:

  1. — каналы для прохождения газа и абсорбента;

  2. — каналы для протекания охлаждающего агента

(воды).

с большим числом труб для более равномерной подачи и распределения жидкости по трубам используют специальные распределительные устрой- ства. Газ движется по трубам снизу вверх навстречу стекающей жидкой пленке. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству про- пускают воду или другой охлаждающий агент.

Газ

\

I =■. трубная решетка; 2 г- трубы.

Рис. ХЫО. Абсорбер с плоскопараллельной насадкой:

I =- листовая насадка; 2 — распределительное устройство.

Абсорбер с плоскопараллельной насадкой (рис. ХІ-10). Этот аппарат представляет собой колонну с листовой на­садкой I в виде вертикальных листов из различного материала (металл, пластические массы и др.) или туго натянутых полотнищ из ткани. В верх­ней части абсорбера находятся распределительные устройства 2 для равномерного смачивания листовой насадки с обеих сторон.

Абсорбере восходящим движением пленки (рис. ХІ-11) состоит из труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Газ из камеры 3 проходит через патрубки 4, расположенные соосно с трубами /.

444

Гл. XI. Абсорбция

Абсорбент поступает в трубы через щели 5. Движущийся с достаточно большой скоростью газ увлекает жидкую пленку в направлении своего движения (снизу вверх), т. е. аппарат работает в режиме восходящего прямотока (см. стр. 116). По выходе из труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится из абсорбера. Для отвода тепла абсорбции по межтрубному пространству пропускают охлаждающий агент. Для увеличения степени извлечения применяют абсорберы такого типа, состоящие из двух или более ступеней, каждая из которых работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость

движутся противотоком друг к другу. В аппаратах с восходящим движением пленки вследствие больших скоростей газового потока (до 30—40 м/сек) дости- гаются высокие значения коэффициентов массопередачи, но, вместе с тем, гидра- влическое сопротивление этих аппаратов относительно велико.

Насадочные абсорберы

Широкое распространение в промыш- ленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой — твер- дыми телами различной формы. В наса- дочной колонне (рис. Х1-12) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для про- хождения газа и стока жидкости. Послед- няя с помощью распределителя 3 равно-

мерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерное распределение жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом (см. стр. 105) — большей плотностью укладки насадки в центральной части колонны, чем у ее стенок. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2—3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители . жид- кости 4.

В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз яв­ляется в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппа­раты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах — только по высоте элемента на­садки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.

Основными характеристиками насадки являются ее удельная поверх­ность а(м2/м*) и свободный объем г(м33). Свободный объем для не­пористой насадки обычно определяют путем заполнения объема насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой, дает величину е. В соответствии с формулой (11,125) эквивалентный диаметр насадки

(Х1'24)

Рис. XI-II. Абсорбер с восходящим движением жидкой пленки:

1 — трубы; 2 — трубная решетка; 3 — камера; 4 — патрубок для подачи га­за; 5 — щель для подачи абсорбента

5. Устройство абсорбционных аппаратов

445

Гидродинамические режимы. Насадочные абсорберы могут работать в различных гидродинамических режимах. Эти режимы видны из графика (рис. XI-13), выражающего зависимость гидравлического сопротивления орошаемой насадки от фиктивной скорости газа в колонне.

Первый режим — пленочный — наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Количество задерживае­мой в насадке жидкости при этом режиме практически не зависит от скорости газа. Пленочный режим заканчивается в первой переходной точке (точка А, рис. Х1-13), называемой точкой подвисания.

Второй режим — режим подвисания. При противотоке фаз вследствие увеличения сил трения газа о жидкость на поверхности соприкосновения фаз происходит торможение жидкости газовым потоком. В результате этого скорость течения жидкости уменьшается, а толщина

бер:

I — насадка; 2 — опорная решет­ка; 3 — распределитель жидкости; 4 — перераслределигель жидкости.

Рис. XI-13. Зависимость гид­равлического сопротивления насадки от скорости газа в ко­лонне (L = const):

1 — сухая насадка; 2 — орошае- мая насадка.

ее пленки и количество удерживаемой в насадке жидкости увеличиваются. В режиме подвисания с возрастанием скорости газа увеличивается смо­ченная поверхность насадки и соответственно — интенсивность процесса массопередачи. Этот режим заканчивается во второй переходной точке (точка В, рис. "XI-13), причем в режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения, брызги, т. е. создаются условия перехода к барботажу. Все это способствует увеличению интен­сивности массообмена.

Третий режим — режим эмульгирования — возникает в ре­зультате накопления жидкости в свободном объеме насадки. Накопление жидкости происходит 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 газо-жидкостная дисперсная система, по внешнему виду напоминающая барботажный слой (пену) или газо­жидкостную эмульсию. Режим эмульгирования начинается в самом узком сечении насадки, плотность засыпки которой, как указывалось, неравномерна по сечению колонны. Путем тщательного регулирования подачи газа режим эмульгирования может быть установлен по всей вы­соте насадки. Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает (на рис. XI-13 этот режим характеризуется почти вертикаль­ным отрезком ВС).

446

Гл. XI. Абсорбция

Жидтст^

Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн, прежде всего за счет увеличения поверхности кон- такта фаз, которая в этом случае определяется не только (и не столько) геометрической поверхностью насадки, а поверхностью пузырьков и струй газа в жидкости, заполняющей весь свободный объем иасадки. Однако при работе колонны в таком режиме ее гидравлическое сопротив- ление относительно велико.

В режимах подвисания и эмульгирования целесообразно работать, если повышение гидравлического сопротивления не имеет существенного значения (например, в процессах абсорбции, проводимых при повышен- ных давлениях). Для абсорберов, работающих при атмосферном давлении, гидравлическое сопротивление может оказаться недопустимо большим, что вызовет необходимость работать в пленочном режиме. Поэтому наи-

более эффективный гидродинамический режим в каждом конкретном случае можно устано- вить только путем технико-экономического расчета.

В обычных насадочных колоннах поддержа- ние режима эмульгирования представляет боль- шие трудности. Имеется специальная кон- струкция насадочных колонн с затопленной насадкой, называемых эмульгацион- ными (рис. X1-14). В колонне 1 режим эмульгирования устанавливают и поддержи- вают с помощью сливной трубы, выполненной в виде гидравлического затвора 2. Высоту эмульсии в аппарате регулируют посредством вентилей 3. Для более равномерного распре- деления газа по сечению колонны в ней имеет- ся тарелка 4. Эмульгационные колонны можно рассматривать как насадочные лишь условно. В этих колоннах механизм взаимодействия фаз приближается к барботажному.

Пределом нагрузки насадочных абсорберов, работающих в пленоч­ных режимах, является точка эмульгирования, или инверсии. В обыч­ных насадочных колоннах режим эмульгирования неустойчив и сразу переходит в захлебывание. Поэтому эту точку называют точкой захлебывания насадочных колонн. Фиктивная скорость 3 газа, соответствующая пределу нагрузки, определяется по уравнению

Газ

Ь5=йМ=й^|Ь, |

Рис. X1-14. Эмульгационная- насадочная колонна:

1 — колонна; 2 — гидравличе­ский затвор; 3 вентиль; 4распределительная тарелка.

У'\а

тк

Рг

Рж

.0.16

| - 0.079- 1.75 (~)1/4 (~-),/8 (И.25)

где 5СВ — свободное сечение насадки, м22; а — удельная поверхность насадки, м23; и и б' — расходы жидкости и газа, кг/сек.

Из уравнения (Х1,25) можно заключить, что с увеличениём плотности орошения снижается предельная скорость газа. В точке инверсии скорость газа уменьшается также с увеличением вязкости жидкости и сниже­нием ее плотности. При одинаковых расходах газа и жидкости скорость газа, соответствующая точке инверсии, выше для более крупной насадки.

Четвертый режим — режим уноса, или обращенного движения жидкости, выносимой из аппарата газовым потоком. Этот режим на прак­тике не используется.

Выбор насадок. Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться оро­шающей жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление

5. Устройство абсорбционных аппаратов

447

газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движу­щихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, так как, например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности приме­няют разнообразные по форме и размерам насадки (рис. X 1.-15), которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции. Насадки изготавливают

Рис. ХІ-15. Типы насадок:

а — кольца Pauiara, беспорядочно уложенные (навалом); &кольца с перегородками, правильно уложенные; в —г насадка Гудлое; г — кольца Паля; д — насадка «Спрейпак»; е седла Берля; ж г-*- хордовая насадка; з седла «Инталлокс».

из разнообразных материалов (керамика, фарфор, сталь, - пластмассы и др.), выбор которых диктуется величиной удельной поверхности на­садки, смачиваемостью и коррозионной стойкостью.

В качестве насадки используют также засыпаемые навалом в колонну куски кокса или кварца размерами 25-—100 мм. Однако вследствие ряда недостатков (малая удельная поверхность, высокое гидравлическое сопро­тивление и т. д.) к у с к о в у ю насадку сейчас применяют редко.

Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (кольца Рашига), который изменяется в пределах 1&—150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом (рис.Х1-15, а). Большие кольца (размерами не менее 50 X 50 мм) укладывают правильным и рядами, сдвинутыми друг относи­тельно друга (рис. XI-15, б). Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким способом насадку —■ регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом; обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа.

Размеры эле­мента*, мм

Удельная

поверх­

ность.

Свободный

объем,

Вес 1 м‘ насадкн.

мгім3

M*jM*

кес

15X15X2

330

0,7

690

25X25X3

200

0,74

530

50X 50 X5

90

0,785

530

50X50X5

110

0,735

650

80 X 80X8

80

0,72

670

100Х 100X10

60

0,72

670

15X15X0,5

350

0,92

660

25X25X0,8

220

0,92

640

50 X 50X1

110

0,95

430

25X25x3

220 .

0,74

610

25X25X0,6

170

0,9

455

20

310

0,69

800

25

250

0,70

720

10Х 100 (шаг

100

0,55

210

в свету—10)

Размеры колец: наружный диаметрхвысотаХтолщина стеики.

При выборе размеров насадки следует учитывать, что чем больше размеры ее элемента, тем выше допустимая скорость газа (и соответ­ственно — производительность абсорбера) и ниже его гидравлическое сопротивление. Общая стоимость абсорбера с насадкой из элементов больших размеров будет ниже за счет уменьшения диаметра аппарата, несмотря на то, что его высота несколько увеличится по сравнению с вы­сотой аппарата, имеющего насадку меньших размеров (вследствие сниже­ния удельной поверхности насадки и интенсивности массопередачи).

Мелкая насадка предпочтительнее также при проведении процесса абсорбции под повышенным давлением, так как в этом случае гидравли­ческое сопротивление абсорбера не имеет существенного значения. Кроме того, мелкая насадка, обладающая большей удельной поверхностью, имеет преимущества перед крупной тогда, когда для осуществления про-, цесса абсорбции необходимо большое число единиц переноса или теоре­тических ступеней изменения концентраций.

Основными достоинствами насадочных колонн являются простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление. Недостатки: труд­ность отвода тепла и плохая смачиваемость насадки при низких плотно­стях орошения. Отвод тепла из этих аппаратов и улучшение смачивае­мости достигаются путем рециркуляции абсорбента, что усложняет и удорожает абсорбционную установку. Для проведения одного и того же процесса требуются насадочные колонны обычно большего объема, чем барботажные.

Насадочные колонны мало пригодны при работе с загрязненными жидкостями. Для таких жидкостей в последнее время стали применять

5. Устройство абсорбционных аппаратов

449

абсорберы с «плавающей» насадкой. В этих абсорберах в качестве насадки используют главным образом легкие полые или сплошные пластмассовые шары, которые при достаточно высоких скоростях газа переходят во взвешенное состояние.

В абсорберах с «плавающей» насадкой допустимы более высокие скорости газа, чем в абсорберах с неподвижной насадкой. При этом уве- личение скорости газа приводит к большему расширению слоя шаров и, следовательно, к незначительному увеличению гидравлического сопро тивления аппарата.

Барботажные (тарельчатые) абсорберы

Тарельчатые абсорберы представляют собой, как правило, вертикаль- ные колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга размещены горизонтальные перегбродки — тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение _

фаз и многократное взаимодействие жидкости |

й газа. ^ з _ 4г /}

В настоящее время в промышленности при- меняются разнообразные конструкции тарельча- тых аппаратов. По способу слива жидкости с та- релок барботажные абсорберы можно подразде- лить на колонны: 1) с тарелками со сливными устройствами и 2) с тарелками без сливных уст- ройств.

Тарельчатые колонны со сливными устройст- вами. В этих колоннах перелив жидкости с та- релки на тарелку осуществляется при помощи специальных устройств — сливных трубок, кар- манов и т. п. Нижние концы трубок погружены в стакан на нижерасположенных тарелках и образуют гидравлические затворы, исключающие возможность прохождения газа через сливное устройство.

Принцип работы колонн такого типа виден из рис. Х1-16, где в качестве примера показан аб-

сорбер с ситчатыми тарелками (стр. 451). Жидкость поступает на верхнюю тарелку 1, сливается с тарелки на тарелку через переливные устройства 2 и удаляется из нижней части колонны. Газ поступает в нижнюю часть аппарата, проходит последовательно сквозь отверстия или кол- пачки каждой тарелки. При этом газ распределяется в виде пузырьков и струй в слое жидкости на тарелке, образуя на ней слой пены, являю- щийся основной областью массообмена и теплообмена на тарелке. Отра- ботанный газ удаляется сверху колонны.

Переливные трубки располагают на тарелках таким образом, чтобы жидкость На соседних тарелках протекала во взаимнопротивоположных направлениях. За последнее время все шире применяют сливные устройства в виде сегментов, вырезанных в тарелке и ограниченных порогом — пере- . ливом.

К тарелкам со сливными устройствами относятся: ситчатые, колпач­ковые, клапанные и балластные, пластинчатые и др.

Гидродинамические режимы работы тарелок. Эффективность тарелок любых конструкций в значительной степени зависит от гидродинамических режимов их работы. Поэтому до описания основных конструкций тарелок рассмотрим эти режимы.

В зависимости от скорости газа и плотности орошения различают три основных гидродинамических режима работы барботажных тарелок: пузырьковый, пенный и струйный, или инжекционный. Эти режимы отли-

15 А. г. Касаткин

/пиикиишо

тп

Газ

1:

к:

I

I:

'И'бу

:1

1

Жадность •

Рис. Х1-16. Тарельчатая колонна со сливными уст­ройствами:

1 — тарелка; 2—сливные устройства.

450

Гл. XI. Абсорбция

чаются структурой барботажного слоя, которая в основном определяет его гидравлическое сопротивление и высоту, а также поверхность контакта фаз.

Пузырьковый режим. Такой режим наблюдается при небольших скоростях газа, когда он движется сквозь слой жидкости в виде отдельных пузырьков. Поверхность контакта фаз на тарелке, работающей в пузырьковом режиме, невелика.

Пенный режим. С увеличением расхода газа выходящие из отверстия и прорези отдельные пузырьки сливаются в сплошную струю, которая на определенном расстоянии от места истечения разрушается вследствие сопротивления барботажного слоя с образованием большого количества пузырьков. При этом на тарелке возникает газо-жидкостная дисперсная система — пена, которая является нестабильной и разру-

шается сразу же после прекращения подачи газа. В указанном режиме кон- тактирование газа и жидкости проис- ходит на поверхности пузырьков и струй газа, а также на поверхности капель жидкости, которые в большом количестве образуются над барботаж- ным 'слоем при выходе пузырьков газа из барботажного слоя и разрушении их оболочек. При пенном режиме по- верхность контакта фаз на барботаж- ных тарелках максимальна.

Струйный (инжекцион-

ный) режим. При дальнейшем увеличении скорости газа длина газовых струй увеличивается, и они выходят на поверхность барбо- тажного слоя, не разрушаясь и образуя большое количество крупных брызг. Поверхность контакта фаз в условиях такого гидродинамического режима резко снижается.

Следует отметить, что переход от одного режима к другому происходит постепенно. Общие методы расчета границ гидродинамических режимов (критических точек) для барботажных тарелок отсутствуют. Поэтому при проектировании тарельчатых аппаратов обычно расчетным путем определяют скорость газа, соответствующую нижнему и верхнему пре­делам работы тарелки, и затем выбирают рабочую скорость газа.

Так, для ситчатых тарелок минимальная скорость шн, при которой начинают работать все отверстия, находится по уравнению

ъ = (Х1-26)

где Гс — свободное сечение тарелки (в м2г), т. е. суммарное сечение всех отверстий, отне­сенное к площади тарелки; Л0 — высота слоя жидкости на тарелке, м; С — коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки.

Скорость шв газа, соответствующая верхнему пределу работы абсорберов с ситчатыми тарелками, может быть определена по уравнению

шв = 8,47-10-6 [1.2^ —4 (3600? —35)] I/ 2- (XI,27)

¥ Рр

где —расход жидкости, отнесенный к периметру слнвной перегородки, м3/(м-сек); с\ — коэффициент, значение которого находится с помощью графика на рис. X1-17 (где Я — расстояние между тарелками, м).

Для колпаковых тарелок скорость газа в прорезях колпачка шпрм/сек), при которой прорези полностью открываются (что соответствует эффективной работе этих тарелок), рассчитывают, пользуясь зависимостью

Рис. ХІ-17. К определению предель­ной скорости газа в абсорбере с сит­чатыми тарелками.

где йПр — высота прорези прямоугольной формы в колпачке, м.

(XI,28)

5. Устройство абсорбционных аппаратов

451

Предельно допустимая скорость газа дав в колонне с колпачковыми тарелками состав- ляет (в м/сек)'.

= (Х1-29)

Где (X — диаметр колпачка, м; ДН — расстояние от верхнего края колпачка до вышерас- положенной тарелки, м.

Ситчатые тарелки. Колонна с ситчатыми тарелками (рис. XI-18) представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1 с горизон- тальными тарелками 2, в которых равномерно по всей поверхности про- сверлено значительное число отверстий диаметром 1—5 мм. Для слива жидкости и регулирования ее уровня на тарелке служат переливные трубки 3, нижние концы которых погружены в стаканы 4.

Газ проходит сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков. При слишком малой скорости газа

жидкость может просачивать- ся (или «проваливаться») че- рез отверстия тарелки на нижерасположенную, что должно привести к сущест- венному снижению интенсив- ности массопередачи (см. гла- ву X, стр. 420). Поэтому газ должен двигаться с опреде- ленной скоростью и иметь давление, достаточное для того, чтобы преодолеть да- вление слоя жидкости на та- релке и предотвратить сте- нание жидкости через от- верстия тарелки.

Ситчатые тарелки отли- чаются 'Простотой устройст- ва, легкостью монтажа,

осмотра и ремонта. Гидравлическое сопротивление этих тарелок неве- лико. Ситчатые тарелки устойчиво работают в довольно широком интервале скоростей газа, причем в определенном диапазоне нагрузок по газу и жидкости эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, которые забивают отверстия тарелок. В случае внезапного прекращения поступ- ления газа или значительного снижения его давления с ситчатых тарелок сливается вся жидкость, и для возобновления процесса требуется вновь запускать колонну.

Разновидностью абсорберов с ситчатыми тарелками являются так называемые пенные абсорберы, тарелки которых, как указы­валось (см. стр. 238), отличаются от ситчатых конструкцией переливного устройства. При одинаковом числе тарелок эффективность пенных аппа­ратов выше, чем эффективность абсорберов с ситчатыми тарелками. Однако вследствие большой высоты пены на тарелках гидравлическое сопротив­ление пенных абсорберов значительно, что ограничивает область их применения.

Колпачковые тарелки. Менее чувствительны к загрязнениям, чем ко­лонны с ситчатыми тарелками, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками (рис. Х1-19). Газ на тарелку 1 поступает по патрубкам 2, разбиваясь затем прорезями колпачка 3 на большое число отдельных струй. Прорези колпачков наи­более часто выполняются в виде зубцов треугольной или прямоугольной формы. Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по та­

Рис. XI-18. Ситчатая' колонна:

а — схема устройства колонны; б — схема работы тарелки; 1 —• корпус; 2 — тарелка; 3 — пере­ливная труба; 4 —. стакан.

452

Гл. XI. Абсорбция

релке от одного сливного устройства 4 к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глу-

бины погружения колпачка в жид- кость.

На рис. ХІ-20 показана схема работы колпачка при неполном (а)

Г

Рис. Х1-19. Схема работы колпачко­вой тарелки:

I — тарелка; 2 — газовые патрубки; 3 — колпачки; 4 — сливные трубки.

Рис. XI-20. Схема работы колпачка при неполном (а) и Полном (б) откры- тии прорезей:

  1. — тарелка;

2 — колпачок; 3 — газовый патрубок.

и полном (б) открытии прорезей, причем в последнем случае колпачок работает наиболее эффективно. Сечение и форма прорезей колпачка имеют второстепенное значение, но желательно устройство узких прорезей, так как при этом газ разбивается на более мелкие струйки, что способствует

Рис. Х1-21. Колпачковая тарелйа с различными переливами жидкости:

о — радиальный перелив; 1 — диск; 2 — прокладка; 3 — болты; 4 — опорное кольцо;

5 — колпачки; 6 — периферийные переливные трубки; 7 — центральная сливная трубка; б — диаметральный перелив; 1 —диск; 2 — опорный лист; 3 — приемный по­рог; 4 — сливной порог; 5 — сменная гребенка; 6 — перегородка; 7 — колпачки.

увеличению поверхности соприкосновения фаз. Для создания большей по­верхности контакта фаз на тарелках обычно устанавливают значительное число колпачков, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга.

Колпачковые тарелки изготовляют с радиальным или диаметральным переливами жидкости. Тарелка с радиальным переливом жид­кости (рис. Х1-21, а) представляет собой стальной диск 1, который кре­


5. Устройство абсорбционных аппаратов

453

пится на прокладке 2 болтами 3 к опорному кольцу 4. Колпачки 5 рас­положены на тарелке в шахматном порядке. Жидкость переливается на лежащую ниже тарелку по периферийным сливным трубкам 6, движется к центру и сливается на следующую тарелку по центральной трубке 7, затем снова течет к периферии и т. д.

Тарелка сдиаметральным переливом жидкости (рис. X1-21, б) представляет собой срезанный с двух сторон диск 1, установленный на опорном листе 2. С одной стороны тарелка ограничена приемным порогом 3, ас другой — сливным порогом 4 со сменной гребенкой 5, при помощи которой регулируется уровень жидкости на тарелке. В та­релке этой конструкции периметр слива увеличен путем замены сливных трубок сегментообразными отверстиями, ограниченными перегородками 6, что снижает вспенивание жидкости при ее переливе.

Рис, XI-22. Устройст­во капсюльного кол­пачка:

  1. — паровой патрубок;

Yandex.RTB R-A-252273-3
Yandex.RTB R-A-252273-4