14.3 Устройство и принцип работы аппаратов для проведения абсорбции и десорбции
Абсорбция и десорбция относятся к массообменным процессам в системах газ (пар) - жидкость и описываются уравнением массопередачи (13.95). Аппараты для проведения данных процессов, называемые соответственно, абсорберами и десорберами, должны обеспечивать большие значения коэффициента массопередачи, удельной поверхности контакта фаз и средней движущей силы. В дальнейшем для краткости будем говорить лишь об абсорберах, подразумевая, что десорберы имеют идентичное устройство и принцип работы. По конструкции и способу образования поверхности контакта газовой и жидкой фаз, абсорберы можно подразделить на четыре основные группы: пленочные, насадочные, тарельчатые и распыливающие.
14.3.1 Пленочные аппараты
В данных аппаратах поверхностью контакта фаз является поверхность жидкой пленки, стекающей, как правило, по вертикальной твердой стенке и контактирующей с газовым потоком. Массообмен в таких аппаратах подробно рассмотрен в разделе 13.5, а гидродинамика в разделе 6.4. Различают следующие аппараты этого вида: 1. трубчатые; 2. с плоскопараллельной насадкой; 3. с восходящим движением пленки.
Трубчатые абсорберы аналогичны по конструкции с вертикальными кожухотрубчатыми теплообменниками (рис.14.6). Жидкий абсорбент поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по ней и в виде пленки стекает по трубам вниз. Навстречу ему движется по трубам газовый поток со скоростью 3 - 6 м/с. Распределяемые компоненты переходят из газовой фазы в жидкую. Массообмен в таких аппаратах подробно рассмотрен в разделе 13.5. Если при растворении абсорбтива выделяется значительное количество тепла, то в межтрубное пространство может направляться охлаждающий агент.
Аппараты с плоскопараллельной насадкой представляют собой вертикальную колонну 1, внутри которой расположены вертикально и параллельно друг к другу плоские прямоугольные листы насадки 2, изготовленные из металла, пластмассы или натянутой ткани (рис.14.7). Жидкий абсорбент поступает на распределительное устройство 3, обеспечивающее равномерное смачивание всех элементов листовой насадки с обеих сторон. Газ движется противотоком, контактируя с жидкой пленкой.
Рис. 14.6. Трубчатый пленочный абсорбер: 1 - корпус; 2 - трубки; 3 - перегород-ки.
Рис. 14.7. Пленочный абсорбер с плоскопараллельной (листовой) насадкой:
1 - колонна; 2 - пакеты листовой насадки; 3 - распределительное устройство.
Аппараты с восходящим движением пленки схожи с трубчатыми абсорберами, однако работают в режиме восходящего прямотока. Жидкий абсорбент поступает в нижнюю часть аппарата (рис. 14.8) на распределительную решетку 1, в которой закреплены распределительные патрубки 2. Газ подводится в днище аппарата 3 и через распределительные патрубки 2, расположенные соосно с трубами 4 поднимается вверх. Между патрубками и трубами имеются щели 5 для подачи абсорбента. Газ двигаясь с достаточно высокой скоростью (более 10 м/с) увлекает жидкий абсорбент по трубам в виде пленки. Гидродинамика этого процесса описана в разделе 6.4.3. Переливаясь через верхние края труб жидкость отводится с верхней трубной решетки 6. Преимуществами данного вида аппаратов по сравнению с противоточными трубчатыми являются большие производительность и коэффициенты массопередачи, а недостатками большое гидравлическое сопротивление, сложность конструкции, меньшие коэффициенты извлечения обусловленные прямотоком.
Рис. 14.8. Пленочный абсорбер с входящем движением жидкости: 1 - распре-делительная решетка; 2 - распределительные патрубки; 3 - днище;
4 - трубы; 5 - щели для подачи абсорбента; 6 - верхняя трубная ре-шетка; 7 - брызгоотбойники.