Описание принципа работы аппарата

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называются абсорберами.

При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкосновения фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Исходя из способа создания этой поверхности, абсорбционные аппараты можно подразделить на следующие группы [2]:

Поверхностные и пленочные Насадочные Барботажные (тарельчатые) Распыливающие Поверхностные и пленочные абсорберы В абсорберах этого типа поверхностью соприкосновения фаз является зеркало неподвижной или медленно движущейся жидкости, или же поверхность текущей жидкой пленки.

Барботажные (тарельчатые) абсорберы Тарельчатые абсорберы представляют собой, как правило, вертикальные колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга размещены горизонтальные перегородки — тарелки. С помощью тарелок осуществляют направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

Распыливающие абсорберы В абсорберах этого типа тесный контакт между фазами достигается путем распыливания или разбрызгивания различными способами жидкости в газовом потоке.

Распыливающий абсорбер представляет собой колонну, в верхней части, корпуса которой имеются форсунки для распыливания жидкости. В распыливающих абсорберах объемные коэффициенты массопередачи быстро снижаются по мере удаления от форсунок вследствие коалисценции капель и уменьшения поверхности фазового контакта.

Насадочные абсорберы Насадочные абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой из тел различной формы (кольца, кусковой материал, деревянные решетки и т. д.). Соприкосновение газа с жидкостью происходит в основном на смоченной поверхности насадки, по которой стекает орошающая жидкость. Поверхность насадки в единице объема аппарата может быть довольно большой и поэтому в сравнительно небольших объемах можно создать значительные поверхности массопередачи.

На рисунке 1 представлена схема абсорбционной установки. Газ на абсорбцию подается газодувкой 1 в нижнюю часть колонны 2, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент (насадку или тарелки). Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Газ после абсорбции, пройдя брызгоотбойник 3, выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7 после предварительного подогрева в теплообменнике-рекуператоре 11. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогреваемом, как правило, насыщенным водяным паром. Перед подачей на орошение колонны абсорбент, пройдя теплообменник-рекуператор 11, дополнительно охлаждается в холодильнике 5. Регенерация может осуществляться также другими методами, например отгонкой поглощенного компонента потоком инертного газа или острого пара, понижением давления, повышение температуры[3, с. 191].

1 — вентилятор (газодувка); 2 — абсорбер с насадкой; 3 — брызгоотбойник; 4, 6 — оросители; 5 — холодильник; 7 — десорбер; 8 — куб десорбера; 9 — емкости для абсорбен-та; 10, 12 — насосы; 11 — теплообменник-рекуператор.

Рисунок 1 — Принципиальная схема абсорбционной установки.

Насадки Насадки, применяемые для заполнения насадочных абсорберов, должны обладать большой удельной поверхностью (поверхность на единицу объема) и большим свободным объемом. Кроме того, насадка должна оказывать малое сопротивление газовому потоку, хорошо распределять жидкость и обладать коррозионной стойкостью в соответствующих средах. Для уменьшения давления на поддерживающее устройство и стенки насадка должна иметь малый объемный вес, Применяемые в абсорберах насадки можно подразделить на два типа: регулярные (правильно уложенные) и беспорядочные (засыпаемые внавал) насадки.

Кольцевая насадка. Насадочные тела представляют собой цилиндрические тонкостенные кольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца. Диаметр насадочных колец изменяется от 25 до 150 мм (кольца меньшего диаметра почти не находят применения в промышленной практике).

Насадочные кольца изготавливают чаще всего из керамики или фарфора, в некоторых случаях из углеграфитовых масс. Применяют также тонкостенные металлические кольца из стали или других металлов. Стальные кольца, изготовленные путем разрезания стандартных труб, имеют большую толщину стенки; такая насадка обладает значительным объемным весом. Перспективно применение колец из пластических масс.

Кольца Рашига (Рисунок 2, а) представляют собой простые кольца без дополнительных устройств. Эти кольца наиболее дешевы и просты в изготовлении; они хорошо зарекомендовали себя на практике и являются самым употребительным видом насадок.

Рисунок 2 — Насадочные тела:

а — кольца Рашига; б — кольца с перегородкой; в — кольца с крестообразной перегородкой; г — кольца Палля; д — седла Берля; е — седла «Инталокс».

Из различных видов аппаратов в настоящее время наиболее распространены насадочные и барботажные абсорберы [2].

Целью расчета является определение основных размеров абсорбера, размеров внутренних устройств, материальных потоков, диаметров, трубопроводов, гидравлических сопротивлений, выбор насосной установки и вентилятора. Подбор оборудования осуществляется по существующим ГОСТам и нормалям с соответствующей ссылкой на источник.