Работа 17 Изучение гидродинамики тарельчатых колонн

Доц. Р.Г. Галимуллин

Тарельчатые колонные аппараты представляют собой верти­кальные цилиндрические колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга по высоте размещаются горизонтальные та­релки (ситчатые, колпачковые, клапанные и др.).

Колонные аппараты широко применяются в химической, нефтя­ной и других отраслях промышленности. Они используются преиму­щественно для проведения массообменных процессов - абсорбции и ректификации, в которых компоненты переносятся из одной фазы в другую, а также для разделения неоднородных систем - мокрой очи­стки газов от пыли.

При их конструировании стремятся создать тарелки, в кото­рых можно развивать интенсивные гидродинамические режимы взаимодействия газа (пара) и жмдкости с развитой поверхностью их контакта, т.е. режммы, обеспечивающие высокие значения коэффи­циента массопередачи и поверхности контакта фаз.

Жидкость в колонну подается сверху и стекает вниз с тарелки на тарелку самотеком. Газ (пар) поступает снизу колонны и, пронизывая снизу слои жидкости на тарелках, создает на них, в зависимости от расхода газа и жидкости, различные газожидкостные структуры (со­стояния двухфазной системы). Газ, последовательно пройдя через все тарелки, покидает колонну сверху.

Таким образом, в тарельчатых аппаратах процесс массопередачи происходит ступенчато. Поэтому тарельчатые колонны в отличие от насадочных, где массоперенос происходит непрерывно по всей высоте насадочного слоя, относятся к группе ступенчатых аппаратов.

По способу слива жидкости с тарелки на тарелку бывают тарел­ки со сливными устройствами и тарелки без сливных устройств (про-

141

вальные). Наибольшее распространение получили тарелки со сливны­ми устройствами, а именно колпачковые и ситчатые.

1. Устройство колпачковых тарелок

Жидкость движется вдоль тарелки с одного сливного устрой­ства к другому, затем перетекает по нему на нижеследующую тарелку. Пройдя все тарелки, жидкость отводится снизу колонны. Сливные устройства располагают так (рис.1), чтобы жидкость на соседних тарелках протекала в противоположных направлениях.

Газ подается в ниж­нюю часть колонны. Про­ходит далее через паро­вые (газовые) патрубки под колпачки, затем через прорези колпачков выхо­дит в слой жидкости на тарелке. Гидрозатвор, об­разуемый сливной план­кой 4 и переливной пере­городкой 1, предотвраща­ет прорыв газа через сливные устройства.

Ч к к к к к к к kill- IJkkkkkkTTTT^

Рис. 1. Устройство колпачковой тарелки:

1. - переливная перегородка;

2. - полотно тарелки; 3 - сливная перегородка; 4 - сливная планка;

5 - колпачок; 6 - патрубок

Высота слоя жид­кости на тарелке регули­руется высотой сливной перегородки 3 (см.рис. 1), т.е. высотой выступа сливного устройства над тарелкой. После выхода из прорезей газ (пар) рас­пределяется в жидкости в виде струй и пузырьков, образуя с ней газожидко­стной слой, в котором и происходят массообмен-

142

ные процессы. Поднимаясь к поверхности жидкости, пузырьки, струи разрушаются. Освобожденный газ поступает далее на вышележащую тарелку.

К достоинствам колпачковых тарелок можно отнести устой­чивость их работы в достаточно широком диапазоне изменения расхо­дов (скоростей) газа. Благодаря выступу газового патрубка 6 над та­релкой жидкость не может полностью покидать тарелку даже при са­мых незначительных расходах газа. Эти тарелки высоко эффективны.

Основными недостатками колпачковых тарелок являются: срав­нительно большое гидравлическое сопротивление; сложность конст­рукции; трудность монтажа, разбора и чистки; металлоемкость.