5.6. Устройство абсорбционных аппаратов

При абсорбции процесс массопередачи осуществляется на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения жидкости и газов. По способу образования этой поверхности их делят на 4 класса:

1. Пленочные или поверхностные.

2. Насадочные.

3. Барботажные (тарельчатые).

4. Распыливающие.

5.6.1. Поверхностные или пленочные абсорберы

Используются для абсорбции хорошо растворимых газов. Они бывают двух видов: оросительные (рис. 75) и трубчатые (рис. 76). В пленочных абсорберах поверхностью контакта между фазами является поверхность текущей пленки.

В трубчатом абсорбере (рис. 76) жидкость поступает сверху на верхнюю трубчатую решетку и равномерно распределяется по трубам. Затем она стекает вниз по поверхности трубы. Газ движется противотоком по этим же трубам. Для охлаждения

Рис. 75.

Рис. 76.

жидкости с целью улучшения процесса абсорбции в межтрубное пространство подается техническая вода.

На рис. 77 изображен абсорбер с плоскопараллельной насадкой.

П

Рис. 77.

Рис. 78.

о конструкции это колонна с листовой насадкой в виде вертикальных листов из различного материала, или туго натянутых полотнищ. Сверху на листы из распределительного устройства подается жидкость для равномерного смачивания листов насадки с обеих сторон.

В абсорбере с восходящим движением жидкостной пленки (рис. 78) на нижнюю тарелку поступает абсорбент, а под тарелку поступает газ с абсорбтивом. Жидкость за счет скорости газа через щели увлекается в трубы, т.е. аппарат работает в режиме восходящего прямотока. Для интенсификации абсорбции в межтрубное пространство подается техническая вода для охлаждения.

5.6.2. Насадочные абсорберы

В

Рис. 79.

насадочной колонне (рис. 79) насадка 1 укладывается на опорной решетке 2, имеющей щели для прохождения газа и стока жидкости. Жидкость через распределительное устройство 3 равномерно орошает насадку абсорбера. Но под влиянием пристеночного эффекта жидкость растекается к стенкам, а газ стремится к центру аппарата, где сопротивление его движению ниже. Поэтому для улучшения смачивания насадки ее укладывают слоями высотой 2 – 3 метра и под слоем устанавливают распределительную тарелку 4. Поверхностью контакта фаз является смоченная поверхность насадки. При перетекании жидкости пленка рушится и образуется новая пленка. Часть насадки может быть застойной зоной, в которой находится неподвижная жидкость или которая вообще не орошается.

Основными характеристиками насадки является: а – удельная поверхность, м²/м³ и ε – удельный объем, м³/м³. Эквивалентный диаметр насадки определяется: d = 4 ε/а.

5.6.2.1. Гидродинамические режимы насадочного абсорбера

Насадочные абсорберы могут работать в различных режимах (рис.80):

1. Пленочный до точки А (рис.80). Наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Количество удерживаемой насадкой жидкости не зависит от скорости газа.

2. Режим подвисания – отрезок АВ. Происходит торможение жидкости газовым потоком вследствие трения газа о жидкость. Скорость уменьшается, а толщина слоя насадки, удерживающего жидкость, увеличивается. Улучшается интенсивность массопередачи.

3. Режим эмульгирования – отрезок ВС. Возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадки. Накопление будет до тех пор, пока сила трения не уравновесит силу тяжести. Происходит инверсия фаз: жидкость становится сплошной фазой, а газ – дисперсной. Образуется газожидкостная система, напоминающая барботажный слой (пену). Гидравлическое сопротивление колонны резко возрастает (точка С на рис.80). Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочной колонны.

4. Режим уноса – линия СД (рис.80).

Рис. 80.

Рис. 81.