Вопрос №1: Сравнить полый распыливающий и барботажный абсорберы.

В нижней части абсорбера расположена пористая перегородка или плита с отверстиями 1 под которую подводится газ. Над плитой, при прохождении газа через жидкость, образуется барботажный слой (пена). Жидкость может отводить ся сверху или снизу. Аппарат работает при невысоких скоростях газа (до 0,3 - 0,4 м/с). В абсорбере возникает циркуляция жидкости в вертикальном направлении в центральной части образуются восходящие потоки из пузырьков и увлечённой жидкости, которая у стенок стекает вниз. Это уменьшает движущую силу абсорб ции. Поэтому, место отвода жидкости не принципиально. Устранить этот недос таток можно двумя способами: 1. Аппарат разбивают на ряд ступеней с неболь шой высотой барботажного слоя в каждой из них; 2. Применяют специальные устройства, способствующие уменьшению продольного перемешивания - так на зываемую барботажную насадку

Вопрос №2. Распылительные абсорберы. Описать принцип действия, достоинства, недостатки.

В распылительных абсорберах контакт между фазами достигается распыливанием или разбрызгиванием жидкости в газовом потоке. Эти абсорберы подразделяют на следующие группы:

1. Полые (форсуночные) распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется на капли форсунками;

2. Скоростные прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии газового потока;

3. Механические распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыливается деталями.

Полые распылительные абсорберы.

Принцип действия: представляют собой полые колонны. В этих абсорберах газ движется снизу вверх, а жидкость подается через расположенные вверху чести колонны 1 форсунки 2 с направлением факела распыла обычно сверху вниз.

Скоростные прямоточные распыливающие абсорберы.

Принцип действия: скоростные прямоточные распыливающие абсорберы отличаются тем, что в случае прямотока процесс можно проводить при высоких скоростях газа (до 20-30м/с и выше), причем вся жидкость уносится с газом и отделяется от него в сепарационном пространстве 4. К этому типу аппаратов относится абсорбер Вентури. Основной частью которого является труба Вентури. Жидкость поступает в конфузор 1, течет в виде пленки и в горловине 2 распыляется газовым потоком. Затем жидкость газовым потоком выносится в диффузор 3,в котором скорость газа снижается и его кинетическая энергия переходит в энергию давления с минимальными потерями. Отделение капель от газа происходит в сепараторе 4

.

Недостатки: эффективность таких абсорберов невысока, что обусловлено перемешиванием газа по всей высоте колонны и плохим заполнением ее сечения факелом распыленной жидкости. В результате объемный коэффициент массопередачи и число единиц переноса в этих аппаратах невелики. Значительный расход энергии на распыление, трудность работы с загрязненными жидкостями, низкие допустимые скорости газа, значения которых ограничены уносом капель жидкости.

Достоинства: простота устройства, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными газами, легкость осмотра, очистки и ремонта.

Механические распыливающие абсорберы.

В этих абсорберах разбрызгивание жидкости производится с помощью вращающихся устройств на рисунке ниже представлен такой абсорбер, в котором разбрызгивание жидкости осуществляется с помощью лопастей или дисков закрепленных на горизонтальных валах 1. Разбрызгивающие элементы 2 расположены так, что газ движется перпендикулярно или параллельно осям их валов.

Достоинтсва: высокая эффективность, маленькие габариты, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненной жидкостью.

Недостатки: сложность конструкции, наличие вращающихся частей, значительный расход энергии.

Вопрос № 3: Привести схему устройства и принцип действия насадочной колонны. Для чего используется насадка? Какие бывают насадки?

Схема :

Принцип действия:

Одна из фаз при движении по насадке растекается по поверхности контактных элементов, благодаря этому увеличивается площадь межфазной поверхности. В насадочных колоннах пленка жидкости стекает по каждому элементу насадки, затем разрушается и вновь образуется на следующем элементе. Таким образом, насадочная колонна работает в пленочном режиме.

Виды насадок:

Кольцевые - представляют собой цилиндрические тонкостенные кольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца. Диаметр насадочных колец изменяется от 10 до 150 мм. Сделаны из керамики или фарфора, в некоторых случаях из углеграфитовых масс. Применяются так же и металлические кольца из стали или других металлов. Перспективно применение колец из пластических масс.

Кольца Рашига – представляют собой простые кольца без дополнительных устройств. Наиболее дешевые и просты в изготовлении, хорошо зарекомендовали себя на практике и являются самыми распространенным видом насадок. Насадки из колец Рашига изготавливают как упорядоченными (диаметр колец от 50мм и более), так и неупорядоченными (диаметр от 10 до 50мм).

Кольца Палля – предназначены в основном для засыпки внавал, и обладают меньшим гидравлическим сопротивлением и несколько большей эффективностью по сравнению с кольцами Рашига. Они представляют собой кольца с вырезами и внутренними выступами, такие вырезы обеспечивают лучшую смачиваемость засыпанной внавал насадки.

Так же из кольцевых насадок находят применение и другие: кольца Лессинга (кольца с перегородкой), кольца с крестообразной перегородкой и спиральные кольца, имеющие внутри одну, две или три спирали.

Седлообразные – обладают меньшим гидравлическим сопротивлением, чем неупорядоченные кольцевые насадки, а так же за счет смачиваемости обеспечивают бОльшую поверхность контакта фаз. Благодаря хаотичности насадки не возникает предпочтительных путей (каналов) для протекания жидкости, что способствует более равномерному орошению насадки. Седла Берля по форме представляют собой гиперболический параболоид и достаточно сложны в изготовлении. Седла Инталокс представляют собой часть тора. Они проще в изготовлении, чем седла Берля.

Блочные насадки – собирается из блоков большого размера, имеющих внутри каналы. Изготавливаются из керамики, металла или пластмассы. Преимущества – значительное упрощение работ по укладке насадки в адсорбер, которые весьма трудоемки. По своим качествам не уступает другим видам регулярных насадок. Частный случай – рулонные насадки. Они изготовлены из гофрированных листов их скручиванием в рулон. Такой способ прост, дешев и позволяет получить насадку цилиндрической формы под заданный диаметр колонны.

Хордовые и кусковые насадки – являются наиболее простыми в изготовлении. Хордовая насадка представляет собой ряд решеток из пластин, поставленных на ребро. Применяются в градирнях.

В качестве насадок так же применяют кокс и дробленый кварц, засыпаемые в виде кусков размером 25-100 мм и образующие кусковую насадку. Обе эти насадки обладают относительно небольшой удельной поверхностью.

Вопрос № 4: Привести схему устройства и описать принцип действия насадочной колонны. Каковы требования, предъявляемые к насадке колонных аппаратов?

Принцип действия насадочной колонны

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (а, б) насадка 3 укладывается на опорные решетки 4, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Жидкость с помощью распределителя 2 равномерно орошает насадочные тела и стекает по их поверхности вниз в виде тонкой пленки. По всей высоте слоя насадки равномерное распределение жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к её стенкам. Жидкость практически полностью оттесняется от места ввода абсорбента к периферии колонны на расстоянии, равном четыремпяти её диаметрам. Поэтому часто насадку в колонну загружают секциями высотой в четырепять диаметров (но не более 3-4 метров в каждой секции), а между секциями (слоями насадки) устанавливают перераспределители жидкости 5, назначение которых состоит в том, чтобы направлять жидкость от периферии колонны к ее оси.

Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки. Однако при перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит на расположенные ниже слои насадки в виде струек, капелек и брызг. Часть поверхности насадки, в основном, в местах соприкосновения насадочных элементов друг с другом, бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью. В этом состоит основная особенность течения жидкости в насадочных колоннах, в отличие от пленочных, в которых пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата.