Розпилюючи та плівкові колонні апарати.

В розпилюючих колонах здійснюється розпилювання рідини в порожнині колони - це так звані порожнисті колонні апарати. В колонах цього типу тісний контакт між фазами досягається шляхом розпилювання або розбризкування рідини в газовому потоці. Це досягається різними способами.

В основному, ці апарати призначені для проведення процесів абсорбції. Можна виділити наступні три групи апаратів:

1). Порожнисті розпилюючі абсорбери, що є колонами або камерами, в яких рухомий газ зустрічає на своєму шляху рідину, що розпилюється на краплі або за допомогою форсунок, або за допомогою щілистих відбійників.

2) Швидкісні прямотечійні розпилюючі абсорбери, в яких розпилювання рідини здійснюється за рахунок кінетичної енергії газового потоку, який рухається з великою швидкістю.

3) Механічні розпилюючі абсорбери, в яких рідина розпилюється дисками, що обертаються.

Таким чином, розпилювання рідини відбувається:

- у апаратах першої групи - за рахунок енергії рідини,

- у другій групі - за рахунок енергії газу,

- у третій групі - за рахунок механічної енергії, що підводиться ззовні.

Звичайно розпилювачі встановлюють у верхній частині колон. Відмітною ознакою є різний напрям факелу розпилювання:

1) факел розпилювання направлений зверху вниз (рис.1,a);

2) факел розпилювання направлений під деяким кутом до горизонтальної площини (рис.1,б)

Рис. 1 – Порожнисті розпилюючи абсорбери

а – факел розпилювання спрямований донизу; б - факел розпилювання

спрямований під кутом (дворядне розташування форсунок)

У багатьох випадках, особливо при великій висоті колон, розпилювачі розташовують в декілька ярусів. При цьому факели розпилювання направляють зверху донизу або під кутом до горизонтальної площини (рис.1,б), або знизу доверху. Застосовують також комбіновану установку розпилювачів: частина - факелом догори, частина - факелом донизу.

На (рис.2) показані приклади комбінованої установки розпилювачів. Ефективність цих трьох абсорберів підвищується зліва направо. Тобто абсорбер, зображений на рис.2,в має найвищий коефіцієнт массопередачи.

Рис. 2 – Схеми комбінованого встановлення форсунок у порожнистих абсорберах

У порожнистому абсорбері, де розпилювачі з напрямом факелу розпилювання зверху донизу розташовані в один ярус у верхній частині апарату, теоретично здійснюється протитечія. Хоча в апараті завжди має місце циркуляція і перемішування газу, і реально їх треба розглядати як апарати повного перемішування, у яких рушійна сила декілька нижче, ніж при протитечії.

У розпилюючих абсорберах об'ємні коефіцієнти массопередачи швидко знижуються у міру видалення від форсунок внаслідок зменшення кількості крапель в одиниці об'єму і зменшення поверхні фазового контакту. Для усунення цього явища, зрошувачі (форсунки) в цих апаратах звичайно встановлюють на декількох рівнях.

У багатоярусних порожнистих абсорберах (при введенні в розпилювачі кожного ярусу свіжої рідини), а також в абсорберах з направленим догори факелом розпилювання, протитечія відсутня. Проте встановлено, що ефективна рушійна сила приблизно така ж, як і в протитечійних абсорберах з одним ярусом розпилювачів. В той же час наявність декількох ярусів розпилювання веде до підвищення ефективності апарату.

В даних типах порожнистих абсорберів газ розподіляється нерівномірно, що знижує їх ефективність. Запропоновано декілька конструкцій, які дозволяють поліпшити розподіл газу. На рис. 3 зображений абсорбер з пережимом в нижній частині. Через отвір у пристрою для пережиму газового потоку газ проходить з порівняно великою швидкістю (6-10 м/с), що сприяє більш рівномірному розподілу його внаслідок додаткового опору в пережимі. Додатковий опір може бути створений також тонким шаром насадки, відділяючим вхідний струмінь газу від основного об'єму апарату.

Рис. 3 – Порожнистий розпилюючий абсорбер з пережимом

у нижній частині

Щоб уникнути нерівномірного розподілу газу по перетину апарату, запропоновані конструкції з тангенціальним введенням газу в апарат (мал. VI-3 - Рамм). У цьому абсорбері газ рухається вгору по гвинтовій лінії, а поглинач розбризкується через розташовані на центральній трубі форсунки.

Рис. 4 – Циклонний скрубер

1 – центральна труба; 2 – форсунки

Дата добавления: 2015-08-18