Ильясов С.Г. Процессы и аппараты упаковочного производства

Подождите немного. Документ загружается.

концентрацией

в ка честве конечного продукта отбирают из

нижней части абсорбера.

Рис. 16-16. Схема (а) и диаграмма (б)

одноступенчатой абсорбции с рециркуляцией

жидкости:

/ адсорбер; 2 - промежуточная емкость; 3 насос; 4 - холодильник

7, а другую часть насосом 3 из промежуточной емкости 2 подают

на верх абсорбера, где она смешивается с исходным

поглотителем, имеющим начальную концентрацию Х

. В

результате образуется смесь, концентрация которой равна Х

см

причем Х

см

> Х

. Отметим, что возвращающаяся в абсорбер

жидкость может быть попутно охлаждена в холодильнике 4,

что приводит к понижению температуры жидкости,

орошающей абсорбер, и соответственно к понижению

температуры процесса.

В схеме с рециркуляцией абсорбента (см. рис. 16-16) через

абсорбер проходит nL кмоль/с и рециркулирует

Ln )1( 

кмоль/с

абсорбента (где n-кратность циркуляции,или отношение числа

киломолей абсорбента, протекающего через абсорбер к числу

киломолей исходного абсорбента). Материальный баланс

процесса выразится следующим уравнением (см. разд 1 6 . 2 .):

)()()(

смkhkkh

XXnLXXLYYG 

откуда можно найти кратность циркуляции

/)(

XXn 

)(

смk

XX 

(16.22)

Если кратность циркуляции известна,то из уравнения

(16.22) можно найти концентрацию абсорбента и смеси Х

ом

на входе в колонну:

 

nXnXX

khсм

/)1( 

(16.22а)

Линия А В' на диаграмме Y— X (рис.16-16 б) отвечает

абсорбции без рециркуляции (т.е. при п= 1), при пом наклон

рабочей линии АВ' равен отношению расходов фаз L/G При

циркуляции наклон рабочей линии увеличивается (nL/G)

выражается линией АВ. Наклон рабочей линии возрастает с

увеличением п до предельной величины, когда точка В будет

находиться на линии равновесия

поглотитель

Часть

поглотител

линия АВ"). При этом значение п максимально, и

поступающая в абсорбер смесь находится в равновесии с

уходящим газом.

Отметим, что применение установок с рециркуляцией

поглотите-ля целесообразно еще и тогда, когда основное

сопротивление массопереносу сосредоточено в жидкой фазе. Это

объясняется тем, что при одном и том же расходе свежего

абсорбента количество жидкости, проходящей через абсорбер, в

этом случае будет существенно больше. В результате

коэффициент массоотдачи в жидкой фазе увеличится.

5.2.5.3. Тарельчатые абсорберы

Тарельчатые абсорберы обычно представляют собой

вертикальные цилиндры-колонны, внутри которых на

определенном расстоянии друг от друга по высоте колонны

размещаются горизонтальные перегородки -тарелки. Тарелки

служат для развития поверхности контакта фаз при

направленном движении этих фаз (жидкость течет сверху вниз, а

газ проходит снизу вверх) и многократном взаимодействии

жидкости и газа.

Таким образом, процесс массопереноса в тарельчатых

колоннах осуществляется в основном в газожидкостных

системах, создаваемых на тарелках, поэтому в таких аппаратах

процесс проходит ступенчато, и тарельчатые колонны в

отличие от насадочных, и которых массоиеренос происходи!

непрерывно, относят к группе тупенчатых аппаратов.

На каждой тарелке, в зависимости от ее конструкции, можно

.юддерживать тот или иной вид движения фаз, обычно

перекрест-'ый ток или полное перемешивание жидкости.

По способу слива жидкости с тарелки абсорберы этого

типа юдразделяют на колонны с тарелками со сливными

устройствами к с тарелками без сливных устройств (с

неорганизованным сливом кидкости).

Тарельчатые колонны со сливными устройствами. К

аппаратам УГОГО типа относятся колонны с колначковыми,

ситчатыми, клапан лыми и другими тарелками. Эти

тарелки имеют специальные стройства для перетока

жидкости с одной тарелки на другую ливные трубки,

карманы и др. Нижние концы сливных устройств погружены

в жидкость на нижерасположенных тарелках для создания

гидрозатвора, предотвращающего прохождение газа через

jjiHBHoe устройство (рис. 16-17, я).

Принцип работы абсорберов такого типа показан на рис. 16-

17,я на примере колонны с колпачковыми тарелками. Жидкость

подается на верхнюю тарелку, движется вдоль тарелки от

одного сливного vстройства к другому, перетекает с тарелки на

тарелку и удаляется из нижней части абсорбера. Переливные

устройства на тарелках располагают таким образом, чтобы

жидкость на соседних по высоте аппарата тарелках протекала

во взаимопротивоположных направлениях. Газ поступает в

нижнюю часть абсорбера, проходит

Рис. 16-16. Схема (а) и диаграмма (б) одноступенчатой абсорбции с

рециркуляцией

жидкости:

/ адсорбер; 2 - промежуточная емкость; 3 насос; 4 - холодильник

7, а другую часть насосом 3 из промежуточной емкости 2 подают

на верх абсорбера, где она смешивается с исходным

поглотителем, имеющим начальную концентрацию Х

. В

результате образуется смесь, концентрация которой равна Х

см

причем Х

см

> Х

. Отметим, что возвращающаяся в абсорбер

жидкость может быть попутно охлаждена в холодильнике 4,

что приводит к понижению температуры жидкости,

орошающей абсорбер, и соответственно к понижению

температуры процесса.

В схеме с рециркуляцией абсорбента (см. рис. 16-16) через

абсорбер проходит nL кмоль/с и рециркулирует

Ln )1( 

кмоль/с

абсорбента (где n-кратность циркуляции,или отношение числа

киломолей абсорбента, протекающего через абсорбер к числу

киломолей исходного абсорбента). Материальный баланс

процесса выразится следующим уравнением (см. разд 16 . 2 .):

)()()(

смkhkkh

XXnLXXLYYG 

откуда можно найти кратность циркуляции

/)(

XXn 

)(

смk

XX 

(16.22)

Если кратность циркуляции известна,то из уравнения

(16.22) можно найти концентрацию абсорбента и смеси Х

ом

на входе в колонну:

 

nXnXX

khсм

/)1( 

(16.22а)

Линия А В' на диаграмме Y— X (рис.16-16 б) отвечает

абсорбции без рециркуляции (т.е. при п= 1), при пом наклон

рабочей линии АВ' равен отношению расходов фаз L/G При

циркуляции наклон рабочей линии увеличивается (nL/G)

выражается линией АВ. Наклон рабочей линии возрастает с

поглотитель

Часть

поглотител

увеличением п до предельной величины, когда точка В будет

находиться на линии равновесия

линия АВ"). При этом значение п максимально, и

поступающая в абсорбер смесь находится в равновесии с

уходящим газом.

Отметим, что применение установок с рециркуляцией

поглотите-ля целесообразно еще и тогда, когда основное

сопротивление массопереносу сосредоточено в жидкой фазе. Это

объясняется тем, что при одном и том же расходе свежего

абсорбента количество жидкости, проходящей через абсорбер, в

этом случае будет существенно больше. В результате

коэффициент массоотдачи в жидкой фазе увеличится.

5.2.5.3. Тарельчатые абсорберы

Тарельчатые абсорберы обычно представляют собой

вертикальные цилиндры-колонны, внутри которых на

определенном расстоянии друг от друга по высоте колонны

размещаются горизонтальные перегородки -тарелки. Тарелки

служат для развития поверхности контакта фаз при

направленном движении этих фаз (жидкость течет сверху вниз, а

газ проходит снизу вверх) и многократном взаимодействии

жидкости и газа.

Таким образом, процесс массопереноса в тарельчатых

колоннах осуществляется в основном в газожидкостных

системах, создаваемых на тарелках, поэтому в таких аппаратах

процесс проходит ступенчато, и тарельчатые колонны в

отличие от насадочных, и которых массоиеренос происходи!

непрерывно, относят к группе тупенчатых аппаратов.

На каждой тарелке, в зависимости от ее конструкции, можно

.юддерживать тот или иной вид движения фаз, обычно

перекрест-'ый ток или полное перемешивание жидкости.

По способу слива жидкости с тарелки абсорберы этого

типа юдразделяют на колонны с тарелками со сливными

устройствами к с тарелками без сливных устройств (с

неорганизованным сливом кидкости).

Тарельчатые колонны со сливными устройствами. К

аппаратам УГОГО типа относятся колонны с колначковыми,

ситчатыми, клапан лыми и другими тарелками. Эти

тарелки имеют специальные стройства для перетока

жидкости с одной тарелки на другую ливные трубки,

карманы и др. Нижние концы сливных устройств погружены

в жидкость на нижерасположенных тарелках для создания

гидрозатвора, предотвращающего прохождение газа через

jjiHBHoe устройство (рис. 16-17, я).

Принцип работы абсорберов такого типа показан на рис. 16-

17,я на примере колонны с колпачковыми тарелками. Жидкость

подается на верхнюю тарелку, движется вдоль тарелки от

одного сливного vстройства к другому, перетекает с тарелки на

тарелку и удаляется из нижней части абсорбера. Переливные

устройства на тарелках располагают таким образом, чтобы

жидкость на соседних по высоте аппарата тарелках протекала

во взаимопротивоположных направлениях. Газ поступает в нижнюю часть абсорбера, проходит

Рис. 16-18. Некоторые типы сливных

устройств тарельчатых колонн: а

одноноточное устройство со сливными ucpci

ородками /; ft двухноточное устройство со

сливными перегородками /; в устройство для

радиального направления жидкости с перелив

ными трубами 2

17, г) для разбивания потока

газа на небольшое число

тонких

газовых струек.

Для тарельчатых колонн со

сливными устройствами

характерна гидродинамическая

неравномерность по длине

тарелки, которая является

следствием гидравлического

сопротивления движению

жидкости по длине тарелки. Эта

неравномерность объясняется

тем. что при движении

жидкости по тарелке ее

уровень повышается (например,

из-за наличия колпачков или под

действием периендику лярного

Верхняя

тарелка

[

тарелка V

поток

прохо

дящег

через

жидк

ость

газа),

и по

длине

пуп

движе

ния

жидк

ости

возни

кает

гидра

вличе

ский

гради

ент.

Такое

яв

ление

приво

дит к

нерав

номер

ному

распр

еделе

нию

газа

по

площ

ади

тарел

ки:

боль

шая

часть

газа

движе

тся

через

часть

тарел

ки,

прил

егающую к сливному порогу,

где уровень жидкости ниже,

что становится особенно

заметным на тарелках больших

диаметров когда величина

гидравлического градиента

значительна. Для снижс ния

гидравлического градиента в

аппаратах большого диаметра (от

1-2 м и выше) уменьшают путь

прохождения жидкости (рис. 16

Отметим, что колпачковые

тарелки устойчиво

работают призначительных

изменениях нагрузок по

газу и жидкости. Этот

показатель очень важен при

организации процесса в

производствен ных

условиях. Но недостатки

колпачковых тарелок

довольно существенны-они

сложны по устройству, для

их изготовления требуются

большие затраты металла,

они отличаются большим

гидравлимг ским

сопротивлением и малой

предельно допустимой

скоросты» газа. Поэтому

колонны с колпачковыми

тарелками вытесняются

более эффективными

конструкциями тарельчатых

аппаратов.

Ситчатые тарелки. Эти

тарелки (рис. 16-19) имеют

больше* число отверстий

диаметром 2 S мм, через

которые проходит газ в слой

жидкости на тарелке. У роист»

жидкости на тарелке 1 поддср

Рис. 16-19. Устройство колоти,! с

ситчатыми ncpei очными тарелками:

а колонна с кфслками; 6 две соседние

карелки; / чарелки; 2 nepei очные нереюродки

или грубы с порогами; 3 гидравлические

киворы; 4 корпус колонны

живается переливным устройством

2. При слишком малой скоросги

[аза его давление не может

удержать слой жидкости,

соответствующий высоте

перелива, и жидкость может

просачиваться (или

«проваливаться») через отверстия

тарелки на нижерасположенную

тарелку, что приводит к

существенному снижению

движущей силы процесса

абсорбции. Поэтому газ должен

двигаться с определенной

скоростью и иметь давление,

достаточное для того, чтобы

преодолеть давление слоя

жидкости на тарелке и

предотвратить стекание жидкости

через отверстия тарелки. Таким

образом, ситчатые тарелки

обладают более узким диапазоном

работы по сравнению с

колпачковыми.

К достоинствам ситчатых

тарелок относятся простота их

устройства, легкость монтажа и

ремонта, сравнительно низкое

гидравлическое сопротивление,

достаточно высокая

эффективность. Однако эти

тарелки чувствительны к

загрязнениям и осадкам, которые

сбивают их отверстия. Если

происходит внезапное

прекращение подачи газа или

существенное снижение его

давления, то с ситчатых тарелок

сливается вся жидкость, и для

возобновления нормальной

работы аппарата необходимо

вновь запускать колонну.

Клапанные тарелки.

Принцип действия этих тарелок