Насадочные колонны.

Насадочные колонны применяют чаще всего, когда расчетное число тарелок получается большим. В насадочных колоннах большого диаметра трудно обеспечить равномерный контакт между жидкой и паровой (газовой) фазами, так как газ стремится проходить в местах наименьшего сопротивления - это центральная часть колонны. Газовая фаза при этом оттесняет жидкую фазу к периферии - к стенкам корпуса. Поэтому необходимо после контактных насадочных тарелок устанавливать перераспределительные устройства. Это конусы с отбортованными отверстиями для прохождения газа и центральным отверстием для стока жидкости на ниже расположенную тарелку. Перераспределительные устройства могут быть в виде отбортованной тарелки с отверстиями, в которых крепятся патрубки (ниппели). Через патрубки стекает жидкость на нижнюю тарелку, равномерно распределенными по сечению аппарата струями. Это наиболее распространенные конструкции перераспределительных устройств. Расположение насадок на опорных решетках виде тарелок равномерно распределяет нагрузку на корпус от веса насадок и жидкости.

Эффективность работы колонны определяется типом применяемой насадки. Насадки бывают разнообразной формы и выполняются из различных материалов. Наиболее распространенные типы насадок: кольца Рашига, кольца Паля, кольца Лессинга, седла Берля, седла Инталлокс, насадка Стрейпак, насадка Флексипак, насадки «Кох-Глитч» и многие другие. Это тела различной формы. Кольца Рашига - цилиндры диаметром от 10 до 150мм. Кольца Лессинга - цилиндрыс внутренней перегородкой. Кольца Паля - цилиндры с внутренними перегородками и отверстиями в стенке цилиндра. Перегородки увеличивают поверхность контакта, прочность, и гидравлическое сопротивление, отверстия уменьшают гидравлическое сопротивление и снижают прочность насадок. Насадки, из сеток имеют большую поверхность контакта, но быстро засоряются и очистить их практически невозможно. Это необходимо учитывать при выборе насадок. Насадки «Кох-Глитч» - гофрированные элементы с отверстиями для прохождения паров и жидкости выполняются из тонколистовой стали. Насадочные элементы Спрейпак состоят из слоев сетки с ячейками З...4мм. Сетки могут быть гофрированными, свернутыми в пакеты различной формы или рулоны. Насадки выполняют из керамики, фарфора, сталей, пластмасс, стекловолокна и даже дерева. Они могут устанавливаться упорядоченно и засыпаться в навал. При упорядоченной установке эффективность работы колонн намного выше. Пары и жидкость распределяются равномерно, исключено сводообразование, гидравлическое сопротивление по сечению колонны выровнено, меньше разрушение насадочных тел при их установке. Но установка насадок требует большего времени и трудовых затрат.

Требования к насадкам:

большая поверхность контакта;

прочность;

жесткость;

износостойкость;

небольшое гидравлическое сопротивление;

коррозионная стойкость;

долговечность;

малый вес;

экономичность.

Перечисленные типы насадок не исчерпывают всего разнообразия конструкций, которые постоянно разрабатываются и совершенствуются. При выборе насадок можно пользоваться данными таблицы.

Размеры отверстий в опорных колосниковых решетках должны быть такими, чтобы насадочные тела не проваливались. Решетки могут быть разборными - из стальных полос, стяжек и дистанционных втулок, из сварных секций, размер которых должен быть в соответствии с диаметрами люков для удобства монтажа и демонтажа и литыми. Если вес насадок небольшой, решетки можно изготовить из просечно-вытяжного листа.

Колонные аппараты отличаются внутренними устройствами и порядком их установки в зависимости от технологического процесса. Многие контактные устройства стандартные.

Насадочные абсорберы - это аппараты колонного типа, в которых имеются насадочные тарелки. Жидкий абсорбент распределяется по насадке с помощью оросителя. Оросительное устройство - важный узел колонны. Оросители (распределители) бывают самотечные и разбрызгивающие. Из самотечных оросителей жидкий абсорбент вытекает отдельными струйками через отверстия или прорези. Конструкции самотечных распределителей трубных, желобчатых, поддонов с паровыми трубами и со сливными отверстиями, тарельчатых, лотковых приведены в данной методической разработке. К разбрызгивающим оросителям относятся неподвижные форсунки, форсунки с вращающимся диском, разбрызгивающие вращающиеся звездочки, перфорированные стаканы и др.

Абсорбент растекается по насадке и под действием силы тяжести движется вниз. Газовая смесь движется противотоком снизу вверх. Между жидкой и газовой фазами происходит массообмен. Газовый компонент поглощается абсорбентом и вместе с ним удаляется через штуцер нижнего днища аппарата в десорбер для выделения его в чистом виде. Степень извлечения компонента из газовой смеси зависит от основных параметров процесса абсорбции: давление, температура, поверхность контакта фаз. Повышение давления позволяет снизить расход абсорбента и уменьшить размеры аппарата. Понижение температуры способствует более интенсивному проведению процесса. Движущей силой процесса абсорбции является положительная разность между парциальными давлениями или концентрациями извлекаемого компонента в газовой смеси и абсорбента. Чем больше разность, тем интенсивнее происходит абсорбция, то есть переход компонента из газа в жидкость. Если концентрация поглощаемого компонента в газовой смеси меньше, чем в жидкости, то происходит обратный процесс- десорбция.

Десорбция - выделение растворенного газа из раствора.

Интенсивность контакта зависит от гидродинамического режима. При малых нагрузках по газу жидкость стекает по насадке в виде тонких ламинарных пленок. Режим работы - пленочный. Контакт с газом недостаточный. При повышении скорости газа происходит турбулизация потока стекающей жидкости и увеличиваются силы трения. Жидкость подвисает на насадке и равномерно распределяется по сечению колонны. При дальнейшем увеличении скорости газа наблюдается барботирующая жидкость, а дальше режим захлебывания. Работа колонны должна происходить ниже точки захлебывания на 20%. Это обеспечивает эффективность и устойчивость работы.

Пары, газы, отводимые из колонны, захватывают с собой часть жидкости. Для уменьшения уноса жидкой фазы с газовой (паровой) фазой устанавливают отбойники. Отбойные устройства представляют собой секции из пластин или уголков, расположенных в рядах в шахматном порядке. При прохождении потока через отбойник, капли жидкости ударяются об пластины или уголки и стекают вниз, а газ перемещается вверх. Отбойники устанавливают горизонтально, вертикально, наклонно и должны полностью перекрывать сечение аппарата. При наклонной установке уголкового отбойника, в уголках, образующих желоб делают отверстия, чтоб исключить застойные зоны. При вертикальной установке отбойника на сливном патрубке патрубке необходим гидрозатвор, чтобы через него не проходили пары. Патрубок погружают в карман или его конец делает загнутым. При наклонной установке отбойника увеличивается живое сечение.

Дата добавления: 2015-07-11