Насадочные аппараты

Насадочные абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой. Жидкость стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки. Контакт газа со стекающей жидкостью происходит по поверхности смоченной насадки, поэтому насадка должна иметь как можно большую поверхность в единице объема.

Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

– обладать большой поверхностью в единице объема;

– хорошо смачиваться орошающей жидкостью;

– оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку;

– равномерно распределять орошающую жидкость;

– быть стойкой к химическому воздействию жидкости или газа, движущихся в колонне;

– иметь малую плотность;

– обладать высокой механической прочностью;

– иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, так как, например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразные по форме и размерам насадки, которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса. Практическое значение имеют хордовая и кольцевая насадки, спиральная и сетчатая металлические насадки.

При работе насадочных аппаратов наблюдаются следующие гидродинамические режимы: пленочный, подвисания, эмульгирования и режим захлебывания (рис.13.11).

Первый режим – пленочный – жидкость стекает в виде пленки. Этот режим наименее интенсивный, но наиболее распространен из-за низкого гидравлического сопротивления.

Второй – режим подвисания – жидкость задерживается в каналах насадки; скорость течения жидкости уменьшается, а толщина ее пленки и количество удерживаемой жидкости увеличиваются. Газ и жидкость наиболее турбулизованы, увеличивается коэффициент массопередачи.

Рис. 13.11. Зависимость

Гидравлического сопротивления насадки от скорости газа

1 – сухая насадка;2 –орошаемая насадка

Третий – режим эмульгирования – газ пробулькивает через жидкость; жидкость накапливается в свободном объеме насадки, соответствует максимальной эффективности насадочных колонн. Коэффициент массопередачи имеет наибольшее значение. Этот режим обладает недостатками: его трудно поддерживать, резко повышается гидравлическое сопротивление, снижается движущая сила процесса.

Четвертый – режим уноса жидкости – режим нерабочий.

Основным показателем работы насадочной колонны является гидравлическое сопротивление, которое определяет энергетические затраты на перемещение газа через аппарат и служит важным показателем режима работы и состояния насадки в колонне.

а

б

Рис. 13.12. Насадочные тела массообменных аппаратов:

а) 1 – кольца Рашига; 2 – кольцо с перегородкой; 3,4 – кольца с перфорацией,

5 – седла Берля; 6–10 – насадочные тела из пружин;

б) насадка из просечных листов