Вибір насадок.

Для того, щоб насадка працювала ефективно, вона повинна задовольняти наступним вимогам:

1. мати високу питому поверхню (поверхня на одиницю об'єму);

2. добре змочуватися зрошуючою рідиною;

3. створювати малий гідравлічний опір газовому потоку;

4. рівномірно розподіляти зрошуючу рідину;

5. бути стійкою до хімічної дії рідини і газу;

6. мати малу питому вагу;

7. мати високу механічну міцність;

8. мати невисоку вартість.

Насадок, які повністю задовольняють всім вказаним вимогам, не існує, оскільки, наприклад, збільшення питомої поверхні насадки спричиняє за собою збільшення гідравлічного опору апарату і зниження граничних навантажень.

У промисловості насадкові колонні апарати застосовують для проведення процесів ректифікації і абсорбції.

У насадкових колонах взаємодія фаз відбувається при поверхневому контакті газу (пара) і рідини на насадці або поверхні рідини, стікаючою тонкою плівкою.

Насадки, що застосовуються у насадкових абсорберах, повинні і великий вільний об'єм. Крім того,

Застосовують різноманітні формою і розмірам насадки, які в тій чи іншій мірі задовольняють вимогам, що є основними при проведенні конкретного процесу.

Вибір форми насадки і її матеріалу диктується у кожному окремому випадку физико-хімічними властивостями контактуючих середовищ і умовами проведення процесу. Насадки виготовляють з різноманітних матеріалів: кераміка, фарфор, сталь, пластмаси і ін. Кераміка при інших рівних умовах має перевагу завдяки тому, що неровна поверхня кераміки краще утримує рідину за рахунок капілярних сил, і плівка рідини не зривається з поверхні насадки.

Існує велика кількість насадок. До основних типів відносяться:

1.

Кільцева насадка. До даного типу насадки відносять:

o кільця Рашига;

o кільця Палля;

o кільця Лессинга;

o спіральні кільця

2. Сідлова насадка До даного типу насадки відносять:

o сідла Бьорля;

o сідла Інталокс.

3. Сітчаста насадка -до неї відносять насадку Зульцер

4. Хордова насадка - до неї відносятьпакети плоских і гофрованих пластин

5. Шарова насадка.

6. Пропелерна насадка

і ряд інших.

Насадки, які використовують у в колонних апаратах, можна підрозділити на два типи:

1. регулярні - правильно укладені (рис. 32,б);

2. нерегулярні - що засипаються внавал(рис. 32,а).

Рис. 32 -Насадка, укладена внавал (а) та регулярно (б)

До регулярних насадок відносяться: хордова, кільцева при правильному укладанні і блокова насадки.

До нерегулярних насадок відносяться: кільцева насадка при завантаженні внавал, сідлоподібна і кускова насадки.

Крім того, використовують спеціальні типи насадок, які можуть бути регулярними або нерегулярними.

Хордова насадка. Ця насадка складається з поставлених на ребро пластин, створюючи решітку. Решітки укладаються одна на одну так, що в суміжних решітках пластини повернені на кут 90⁰. Найбільш розповсюджена дерев'яна хордова насадка, виготовлена з дощок завтовшки 10 мм і заввишки 100-150 мм.

Кільцева насадка (рис. 32).Насадкові тіла представляють собою циліндрові тонкостінні кільця, зовнішній діаметр яких звичайно рівний висоті кільця. Діаметр насадкових кілець змінюється від 25 до 150 мм. Кільця малого діаметру (до 50 мм) завантажують в колону навалом. При діаметрі більше 50 мм кільця укладають правильними рядами. При цьому щоб уникнути провалу рідини, кільця укладають в шаховому порядку, тобто кільця кожного ряду зсунуті щодо кілець суміжного ряду. Насадка, що регулярно укладається, має ряд переваг перед нерегулярним укладанням, засипаним в апарат навалом: має менший гідравлічний опір, допускає великі швидкості газу.

Насадкові кільця виготовляють частіше всього з кераміки або фарфору. Застосовують також кільця із сталі або інших матеріалів. Сталеві кільця виготовляють шляхом розрізання стандартних труб. Такі кільця мають велику товщину стінки і насадка з металевих кілець володіє значною об'ємною вагою. Останнім часом стали застосовувати кільця з пластмас.

Кільця Рашига (рис. 33,а,г). Представляють собою прості кільця без додаткових пристроїв. Ці кільця найбільш дешеві і прості у виготовленні. Вони добре зарекомендували себе на практиці і є самим споживаним типом насадок.

Насадка працює ефективно, якщо вся поверхня насадки змочена і омивається газом. Встановлено, що при дрібних кільцях Рашига газ рухається в основному зовні кілець, а рідина розподіляється порівну між зовнішньою і внутрішньою поверхнями. В крупних кільцях (50 мм), навпаки, рідина протікає в основному по внутрішній поверхні, а потоки газу розподілені приблизно порівну між обома поверхнями. Таким чином, в обох випадках близько половини всієї поверхні випадає з ефективного контакту газу і рідини.

Тобто поверхня насадки повинна завжди бути змоченою. Це залежить не тільки від гідродинамічного режиму, в якому працює насадка, але і від матеріалу насадки. Встановлено, що на шорсткій поверхні виникає капілярно-гідродинамічний режим, який забезпечує рівномірне розтікання рідини по всій поверхні насадки навіть при точковому її зрошуванні. Тому кільця Рашига в основному виготовляють з кераміки.

А ось в режимі підвисання активна поверхня кілець Рашига перевищує геометричну поверхню насадки. Це результат утворення хвиль на поверхні рідкої плівки, а також присутності частини рідини у вільному об'ємі насадки у вигляді крапель і бризок, які утворюють додаткову поверхню зіткнення.

Рис. 33 - Зовнішній вигляд деяких типів насадок:

Керамічні: а - кільця Рашига; б - кільця Лессінга з перегородками; д - сідла Бьорля; е - сідла «Інталлокс»; металеві: в -кільця Палля; г -кільця Рашига;

ж - поліетиленові розетки Теллера

Для збільшення поверхні застосовують кільця з перегородкою - кільця Лессинга (рис. 33,б). Можлива одна перегородка по перетину кільця, або дві хрестоподібно розташовані перегородки.

Кільця Палля (рис. 33,в) додатково мають вікна по поверхні кільця. Ці кільця в основному призначені для засипки внавал, і мають менший гідравлічний опір і дещо більшу ефективність в порівнянні з кільцями Рашига. Проте вони вимагають набагато більших витрат на виготовлення.

Сідлоподібна насадка (рис. 33,д,е).

Ця насадка застосовується для нерегулярної засипки. Поверхня сідел Бьорля (рис. 33,д) є гіперболічним параболоїдом, а сідел Інталокс (рис. 33,е) - частиною тора. Сідла Інталокс простіші у виготовленні.

Сідлоподібна насадка при однакових розмірах насадкових тіл має в порівнянні з кільцями Рашига приблизно на 25 % більшу питому поверхню і дещо більший вільний об'єм.

За літературними даними, сідлоподібна насадка має менший гідравлічний опір і дещо більшу ефективністю, ніж кільця Рашига.

Сідла Інталокс в порівнянні з сідлами Бьорля забезпечують велику поверхню насадки і не створюють переважних шляхів (каналів) для протікання рідини. Крім того, питома поверхня і вільний об'єм у сідел Інталокс вищі, ніж у сідел Бьорля.

З двох видів сідлоподібної насадки перевагу слід віддати сідлам Інталокс.

Дата добавления: 2015-08-18