Шарова насадка.
Пропелерна насадка
і ряд інших.
Насадки, які використовують у в колонних апаратах, можна підрозділити на два типи:
регулярні - правильно укладені (рис. 32,б);
нерегулярні - що засипаються внавал(рис. 32,а).
Рис. 32 -Насадка, укладена внавал (а) та регулярно (б)
До регулярних насадок відносяться: хордова, кільцева при правильному укладанні і блокова насадки.
До нерегулярних насадок відносяться: кільцева насадка при завантаженні внавал, сідлоподібна і кускова насадки.
Крім того, використовують спеціальні типи насадок, які можуть бути регулярними або нерегулярними.
Хордова насадка.Ця насадка складається з поставлених на ребро пластин, створюючи решітку. Решітки укладаються одна на одну так, що в суміжних решітках пластини повернені на кут 900. Найбільш розповсюджена дерев'яна хордова насадка, виготовлена з дощок завтовшки 10 мм і заввишки 100-150 мм.
Кільцева насадка (рис. 32).Насадкові тіла представляють собою циліндрові тонкостінні кільця, зовнішній діаметр яких звичайно рівний висоті кільця. Діаметр насадкових кілець змінюється від 25 до 150 мм. Кільця малого діаметру (до 50 мм) завантажують в колону навалом. При діаметрі більше 50 мм кільця укладають правильними рядами. При цьому щоб уникнути провалу рідини, кільця укладають в шаховому порядку, тобто кільця кожного ряду зсунуті щодо кілець суміжного ряду. Насадка, що регулярно укладається, має ряд переваг перед нерегулярним укладанням, засипаним в апарат навалом: має менший гідравлічний опір, допускає великі швидкості газу.
Насадкові кільця виготовляють частіше всього з кераміки або фарфору. Застосовують також кільця із сталі або інших матеріалів. Сталеві кільця виготовляють шляхом розрізання стандартних труб. Такі кільця мають велику товщину стінки і насадка з металевих кілець володіє значною об'ємною вагою. Останнім часом стали застосовувати кільця з пластмас.
Кільця Рашига (рис. 33,а,г). Представляють собою прості кільця без додаткових пристроїв. Ці кільця найбільш дешеві і прості у виготовленні. Вони добре зарекомендували себе на практиці і є самим споживаним типом насадок.
Насадка працює ефективно, якщо вся поверхня насадки змочена і омивається газом. Встановлено, що при дрібних кільцях Рашига газ рухається в основному зовні кілець, а рідина розподіляється порівну між зовнішньою і внутрішньою поверхнями. В крупних кільцях (50 мм), навпаки, рідина протікає в основному по внутрішній поверхні, а потоки газу розподілені приблизно порівну між обома поверхнями. Таким чином, в обох випадках близько половини всієї поверхні випадає з ефективного контакту газу і рідини.
Тобто поверхня насадки повинна завжди бути змоченою. Це залежить не тільки від гідродинамічного режиму, в якому працює насадка, але і від матеріалу насадки. Встановлено, що на шорсткій поверхні виникає капілярно-гідродинамічний режим, який забезпечує рівномірне розтікання рідини по всій поверхні насадки навіть при точковому її зрошуванні. Тому кільця Рашига в основному виготовляють з кераміки.
А ось в режимі підвисання активна поверхня кілець Рашига перевищує геометричну поверхню насадки. Це результат утворення хвиль на поверхні рідкої плівки, а також присутності частини рідини у вільному об'ємі насадки у вигляді крапель і бризок, які утворюють додаткову поверхню зіткнення.
Рис. 33 - Зовнішній вигляд деяких типів насадок:
Керамічні: а - кільця Рашига; б - кільця Лессінга з перегородками; д - сідла Бьорля; е - сідла «Інталлокс»; металеві:в-кільця Палля;г-кільця Рашига;
ж - поліетиленові розетки Теллера
Для збільшення поверхні застосовують кільця з перегородкою - кільця Лессинга (рис. 33,б). Можлива одна перегородка по перетину кільця, або дві хрестоподібно розташовані перегородки.
Кільця Палля (рис. 33,в) додатково мають вікна по поверхні кільця. Ці кільця в основному призначені для засипки внавал, і мають менший гідравлічний опір і дещо більшу ефективність в порівнянні з кільцями Рашига. Проте вони вимагають набагато більших витрат на виготовлення.
Сідлоподібна насадка (рис. 33,д,е).
Ця насадка застосовується для нерегулярної засипки. Поверхня сідел Бьорля (рис. 33,д) є гіперболічним параболоїдом, а сідел Інталокс (рис. 33,е) - частиною тора. Сідла Інталокс простіші у виготовленні.
Сідлоподібна насадка при однакових розмірах насадкових тіл має в порівнянні з кільцями Рашига приблизно на 25 % більшу питому поверхню і дещо більший вільний об'єм.
За літературними даними, сідлоподібна насадка має менший гідравлічний опір і дещо більшу ефективністю, ніж кільця Рашига.
Сідла Інталокс в порівнянні з сідлами Бьорля забезпечують велику поверхню насадки і не створюють переважних шляхів (каналів) для протікання рідини. Крім того, питома поверхня і вільний об'єм у сідел Інталокс вищі, ніж у сідел Бьорля.
З двох видів сідлоподібної насадки перевагу слід віддати сідлам Інталокс.
Блокова насадка.
Ця насадка використовується як регулярна і складається з окремих елементів великого розміру (блоків). На рис. 34 показані деякі типи блокової керамічної насадки. Перших два типи мають «ніжки», щоб між рядами насадки залишався зазор 10-20 мм; при цьому гідравлічний опір зменшується, а коефіцієнт массопередачи збільшується.
Рис. 34 - Блокова насадка
а - щільові блоки; б - решітчасті блоки; в - сотові блоки
До переваг блокової насадки перед іншими регулярними насадками (наприклад, кільцями в укладання) відноситься значне спрощення робіт по укладанню насадки в апарат, які, особливо при дуже крупній насадці (кільця розміром 50 - 80 мм), дуже трудомісткі. По своїх якостях блокова насадка не поступається іншим видам регулярних насадок. При масовому виробництві, блокові насадки коштують дешевше кілець Рашига.
Спіральні насадки. До них відноситься, наприклад, насадка з вертикальних дротяних спіралей діаметром 30 мм, діаметр дроту - 3 мм, і відстанню між ними 50 мм. Насадка має великий вільний об'єм (порозность до 96%) і малий опір.
Насадка з поліетиленовими розетками Теллера зображена на рис. 35,а. При високій порозності (до 83 %), об'ємні коефіцієнти масопередачи на 23- 72 % вище, ніж для кілець і сідел розміром 25 мм при нижчому опорі.
Рис. 35 -Розетка Теллера (а) і насадка «Спрейпак»
Розроблені різні види сітчастої насадки, відмінною особливістю яких є висока ефективність. Недоліками цих насадок є легка засмічуваність і малі допустимі швидкості газу. Останній недолік усунений в насадці Спрейпак, показаній на рис. 35,б. Насадка виготовляється з металевої смуги завтовшки 0,5 - 1 мм нанесенням в шаховому порядку прорізів і з подальшим розтяганням смуги в напрямі, перпендикулярному прорізам; при цьому прорізи розширяються і смуга приймає вид решітки. Решітки можуть бути виконані також шляхом пресування на спеціальному пресі.
До переваг насадки Спрейпак відносится можливість роботи з високими швидкостями газу (до 2,5 - 3,5 м/с) при помірних гідравлічних опорах
При виборі розмірів насадки слід враховувати, що чим більше розміри її елементу, тим вище допустима швидкість газу, а, відповідно, і продуктивність апарату, і нижчий його гідравлічний опір.
Дрібна насадка переважно при проведенні процесу під підвищеним тиском, оскільки в цьому випадку гідравлічний опір апарату не має істотного значення. Крім того, дрібна насадка, що має більшу питому поверхнею, має ряд переваг перед крупною тоді, коли для здійснення процесу необхідне велике число одиниць перенесення або теоретичних ступенів зміни концентрацій.
Основними перевагами насадкових колон є простота пристрою і низький гідравлічний опір. Недоліки: трудність відведення тепла і погана змочуваність насадки при низькій щільності зрошування.
Для проведення одного і того ж процесу об'єм насадкових колон більше, ніж барботажних. Насадкові колони мало придатні при роботі із забрудненими рідинами. Для таких рідин зараз застосовують абсорбери з «плаваючою» насадкою. У цих абсорберах як насадка використовують, головним чином, легкі порожнисті або суцільні пластмасові кулі, які при достатньо високих швидкостях газу, переходять в зважений стан.