5.2 Устройство абсорбционных аппаратов
Аппараты, в которых осуществляется абсорбционные процессы, называются абсорберами.
По способу образования поверхности раздела фаз абсорберы можно разделить на следующие группы: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые) и распыливающие.
Поверхностные и пленочные абсорберы. В абсорберах этого типа поверхностью соприкосновения фаз является зеркало неподвижной или медленно движущейся жидкости, или же поверхность текущей жидкой пленки. Эти абсорберы используют для поглощения хорошо растворимых газов (например, поглощение хлористого водорода водой).
Рисунок 3.6 – Поверхностный абсорбер
На рисунке 3.6 изображен поверхностный абсорбер. Из рисунка видно, что соприкосновение фаз происходит на поверхности жидкости. Более совершенными абсорберами являются пленочные абсорберы, в которых поверхностью контакта фаз является поверхность текущей пленки жидкости. На рисунке 3.7 показан трубчатый абсорбер, являющийся одним из разновидностей данного типа абсорберов.
Широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (рисунок 3.8) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Последняя с помощью распределителя 3 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерного распределения жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом: большей плотностью укладки насадки в центральной части колонны, чем у ее стенок.
Рисунок 3.7 – Трубчатый абсорбер
1-трубная решетка, 2-трубы
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 жидкости 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.
Рисунок 3.8 – Насадочный абсорбер
Характеристики некоторых насадок Рашига представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4. – Характеристики насадок Рашига
Насадка – керамические кольца Рашига, мм |
Неявная поверхность а, м2/м3 |
Свободный объем , м3/м3 |
Эквивалентный диаметр dэ, м |
Насыпная плотность , кг/м3 |
50х50х50 80х80х8 100х100х10 |
100 80 60 |
0,735 0,72 0,72 |
0,027 0,036 0,048 |
650 670 670 |
Основными характеристиками насадки являются ее удельная поверхность а(м2/м3) и свободный объем (м3/м3). Величину свободного объема насадки водой. Отношение объема воды к объему, занятому насадкой, дает величину . Эквивалентный диаметр насадки:
Пример расчёта насадочного абсорбера представлен в приложении Б.