13.3. 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 (12.95). Аппараты для проведения данных процессов, называемые соответственно,абсорберами идесорберами, 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,тарельчатыираспыливающие.

13.3.1. 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: трубчатые;с плоскопараллельной насадкой; с восходящим движением пленки.

Трубчатые абсорберыаналогичны по конструкции с вертикальными кожухотрубчатыми теплообменниками (рис.13.6). Жидкий абсорбент поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по ней и в виде пленки стекает по внутренней поверхности труб вниз . Навстречу ему движется по трубам газовый поток со скоростью 36 м/с. Распределяемые компоненты переходят из газовой фазы в жидкую. Массообмен в таких аппаратах подробно рассмотрен в разделе 12.5. Если при растворении абсорбтива выделяется значительное количество тепла, то в межтрубное пространство может направляться охлаждающий агент. Отвод жидкости из аппарата осуществляется через гидравлический затвор 4, препятствующий прорыву газа через нижний штуцер.

Рис. 13.6. Трубчатый пленочный абсорбер: 1 корпус; 2трубки; 3перегородки; 4гидрозатвор.

Аппараты с плоскопараллельной насадкойпредставляют 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.13.7). 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. 13.7. Пленочный абсорбер с плоскопараллельной (листовой) насадкой:1 колонна; 2пакеты листовой насадки; 3распределительное устройство.

Аппараты с восходящим движением пленкисхожи с трубчатыми абсорберами, однако работают в режиме восходящего прямотока. Жидкий абсорбент поступает в нижнюю часть аппарата (рис. 13.8) 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 5.4.3. 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. 13.8. Абсорбер с восходящим движением пленки: 1 распределительная решетка; 2распределительные патрубки; 3днище; 4трубы; 5щели для подачи абсорбента; 6верхняя трубная решетка; 7брызгоотбойники.