Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 107
Текст из файла (страница 107)
Такое изменение конЦентРации [от У до Ул =У„) л, л, л„ нзобрвжаетсн, например, ступенькой СОЕ (рис. Х-П). Для определения числа ступеней изменения концентрации строят ступени между рабочей и равновесной линиями в пределах значений ул»ч и ул»л.
Соотношение между числом единиц переноса и числом теоретических таре- ' лок, расчетные уравненнв для определения числа единиц переноса, числа теоретических тарелок и к. п. д. см.[О-6[. Рекомендуемые аппараты ддя процессов ректификации и абсорбции НАСАДОЧИЫЕ КОЛОННЫ 68. Насадочные колонны получили широкое распространение в химической промышленности благодаря простоте их устройства, дешевизне изготовления и малому гидравлическому сопротивлению прн пленочном режиме работы. ~х х» ~л ~»э» чу > у»зч бк "т»»» Рис.
Х-12. Схема обычной насадочной колонны. Рнс. Х-13. Схема эмульгациоиной насадочиой колонны. 69. Недостатком работы насадочной колонны является неравиомервость Распределения пара и жидкости по поперечному сечению, а следовательно не. одннаковвн эффективность различных ее частей и низкая эффективность всей колонны в целом. 681 67. Основным типом колонных аппаратов большой производительности считаются колонны с барботажиыми тарелкамн, а при необходимости самого малого перепада лавления на олпу теоретическую ступень Разделения или при работе в коррозионной среде в колонны с насадкой.
Основным типом бзрботажных тарелок остается колпачковая тзрелка— предпочтительно с круглымн колпачками (туннельно-колпачковые тарелки. как правило, менее эффективны). Если производнтельиость аппарата не будет изменяться в процессе эксплуатапнн более чем на 50% от номинальной нагрузки, можно рекомендовать применение решетчатых и ситчатых бзрботзжных тарелок провального типа (без перелнвных стаканов); эти тарелки наименее мсталлоемки, просты по устройству и допускают более высокие нагрузки на единицу поперечного сечения, чем колпачковые барботзжиые тарелки, при меньшем перепаде давления. Для процессов абсорбции рекомендуются трубчато-решетчатые и ситчатые тарелки (без перелнвиых труб) с встроенными в бэрботажиой зоне змеевикоэыми теплсюбменниками.
Если необходимо свести к минимуму расстояние между тарелками, можно использовать снтчатые тарелки с переливами. Перспективной модификацией ситчзтых тарелок с переливами являются пенные аппараты. - Подробнее см.(Х-19[. х. Авсорвция, Рвктиоиклцня, пдрвгонкл 70. На эффективность работы насадочной колонны влияют массовые скорости пара и жидкости, тнп н степень смачнваемостн насадки, отношение диаметра колонны к размеру насадки, высота слоя насадки, распределенне потеков по сечению колонны. Наиболее распространенные типы насадок приведены в табл. 1-16. Подробнее см. [Х-19[. 7!. Для отвода жидкости нз насадочных колони применяют две схемы: а) в первой схеме (обычные насадочные колонны) жидкость стекает по насадке и отводится из нижней части нолонны (рнс. Х-12); б) во второй схеме (эмульгацнонные колонны) жндкость отводится через переливную трубу — колонна н переливная труба являются в этом случае сообщающимися сосудами (рнс.
Х-13); такое устройство позволяет держать парожидкостную эмульсию в колонне на любой высоте н обеспечивает эмульгацнонный режим процесса при широком днапазопе скоростей. Большим преимуществом эмульгзцнонных нолонн является то, что поверхность контакта развивается во всем свободном объеме насадки и в несколько раз превосходит ее геометрическую поверхность, Это обстоятельство обеспечивает значительно большую эффективность эмульгацнонных колонн по сравнению с абычнымн насадочными.
Кроме того, сопротивление эмульгацнонных колонн на одну ступень изменения концентрации меньше, чем сопротнвленне обычных нолонн. Другим преимушеством является то обстоятельство, что в эмульгационных колоннах осуществляется равномерное распределение парожндкостной эмуль. сии по всему сечению. Поэтому применение этих колонн не ограничено размером их диаметра, в то время как обычные насадочные колонны большого диаметра характеризуются неравномерным распределением жидкости по сеченню [О-б[. Режимы работы насадочных колонн 72.
При протнвоточном движении фаз в обычных насадочных колоннах можно наблюдать четыре характерных режима движения потоков: пленочный, промежуточный, турбулнзацнн и эмульгировання [0-6), 73. Пленочный режим наблюдается при капельнопланочном теченнн жндкостн, когда плотность орошення и скорость газа являются небольшими. Жидкость в этом случае двнжется от элемента к элеменг ту насадки в виде капель н пленок, мало смачивая насадку. б На рис. Х-14 схематично показана завнсимость интенсивности массопередачи дб/Жт от скаростн 4 потока газа (пара) юе в свободном сечении ко- О ~г лап ны. Пленочному режиму соответствует линия об.
Рис. Х-14. Зависимость Первая точка перегиба (б) — точка торможения интенсивности массопе- газа Эта точка не всегда обнаруживается, н оерередачи от скорости по- ход от пленочного режима к промежуточйоыу магона газа (пара) в сво- жет фнксироваться как плавная кривая. бодном сечения колонны. 74. Промежуточный режим наблюдается при пле- ночно-струйном движении. Жидкость покрывает на. садку в виде тонкой пленки, причем значительная доля поверхности остается несмоченной. Пленка н струн жидкости затормаживают поток газа с образованием отдельных вихрей.
Этому режиму соответствует лняия ба на рнс. Х-14. Вторая точка перегиба (а) — точка подвнсания жидкости. В этой точке устанавливается скорость газа (пара) юе, прн которой жидкость начинает удержал ваться в насадке. рскоывидуемыв АИИАРАты для процессов Ректиоиклции и АБсоРБции ж (жн Обазнече- нне на рн . х-!е ректификенне ебсарбан» Точка инверсия Ренгнм турбулизацни Точка подвнсания Промежуточный режим . Точка тозможення Пленочный режим 1 — 0,85 0,85 1 — 0,66 0,66 гг г 0,66 — 0,25 0,25 < 0,25 0,85 — 0,45 0,45 ( 0,4.5 бг б аб' б) Прв работе в режиме эмульгнровання определяют предельную скорость эмульгирования юе ер [формула (Х-П7)[.
76 Прн турбулнзацин жидкость стекает по насадке в виде пленки, но доля смоченной поверхности значительно возрастает н в пленку жидкости проникают внхрн, Этому режиму соответствуег лниня вг. С повышением скорости газа увеличнваются турбулизацня потоков н массоперенос конвектнвнымн токамн. Третья точка перегиба (г) — точка ннверсин фаз. Прн этих гндродннамнческнх условиях возникает режим эмульгнровання.
76. Прн режиме эмульгирования турбулентность становятся настолько значнтельной, что происходит разрыв граничной между потокамн поверхности; газовые вихрн, непрерывно возннкая н перемещаясь, проникают в завихренную жидкость, в которой также возникают н перемещаются жидкостные вихри. Интенсивность массообмена достигает максимальных значений. Этому режиму соответствует линия гд.
По направлению от точки г к точке д происходит накапливанне жидкости в колонне. Точка захлебывания (д) соответствует такому режиму, когда вся насадка затоплена и начинается выброс жидкости из колонны. Прн уменьшении скорости юе происходит обратное явление: режим эмульгировання переходит в режим турбулнзацин н т. д.
При режимах пленочном, промежуточном и турбулизацнн сплошным и непрерывным потоком является газовая фаза, а жидкость лишь стекает по поверхности насадки В этих режимах контакт фаз зависят в основном от поверхностн насадки (все этн режимы часто объединяются пад общим назвнпнем пленочного режима). При режиме эмульгнровання жидкость становится сплошной фазой, а газ — дясперсной фазой, распределенной в жидкости. Из сравнення возможных режимов работы обычных насадочных колонн (рис.
Х-!4) следует, что наиболее ннтенснвный процесс массопередачи осуществляется прн режиме, близком к точке д. 77. Иначе происходит процесс массопередачи в эмульгацнонных колоннах (рис Х-13). Благодаря тому, что насадка всегда затоплена жидкостью, прн всех скоростях юе имеет место режнм эмульгнровання На рнс. Х-14 работа эмульгацнонной колонны характернзуегся линией ад. 78. В настоящее время насадочные колонны проектируются преимущественно для следующих условий работы. а) Рабочая скорость юе несколько меньше скорости ю„при которой наступает инверснн фаз.
В этом случае находят не [формула (Х-П2)) н принимают: ш = (0,80 —: 0,85) тае лг(сгк У (Х-95) Значеннн юггтюе приведены в табл. Х-8. Таблица Х.г значенен ы /те Аня различных режимов рабаты р и насеночная нагаевы 682 х. АБсОРБция, РектификАция, перегоикА Гидравлическое сопротивление насадочных калвин 79.
Гидравлическое сопротивление насадочных колонн для систем гвз — жидкость и пар — жидиость в точке инверсии может быть рассчитано по следующей формуле [Х-Щ: — (~) [11-А(л) ( — ) ( — )) (ХВ) (Х 9У) где ыв — скорость газа (пара), отнесенная к полному сечению колонны, м/сек; о — удельная поверхность насадки, мг/м', 1', — свободный объем насадки,мз/мк Значения А, т, л и с приведены в табл. Х-9 [О-6[. Показатели степеней при коэффициентах вязкости очень малы, что говорит о незначительном влиянии молекулярной природы обмена ва процесс массолередачи.
Вввчеввв ковффвввввтов в урввввиив (Х-ЗЗ» Свстева 1,а од г. --. - Р.( —.) (")(" ) .Ок. / Кз о,т à — .г г.вц( ) ( )( — ') зй.. к 8,4 0225 0,045 10,0 0,525 5,15 0,190 0,342 Пар — жидкость 80. Гидравлическое сопротивление выше точки инверсии в режиме эмуль.
гировання можно определить ло формуле: Лрв=брв+рвв/ и/м' (Х-98) Злесь Лр — перепад лавления в точке инверсии, вычисленный ло уравнению (Х-96), аа всю высоту слоя насадки, н/мз; / — высота слоя насадки, м; р, — плотность газожидкостной или парожидкостной эмульсин1 где 1 †) — перепад давлений при наличии орошения в точке инверсии для / Лр„» '11/ и-к той же скорости газа, квк и при сухой иасалке (иа 1 м ее высоты), нДзд.м»; . Е/Π— отношение массовых расходов жидкости и газа (пара), кг/кг; рк — плотность газа (парв), кг/мг; р — плотность жидкости, кг/мг; р„ — вязкость газа //1Р1 (ПаРа), Н СЕ11/М'1 Рк — ВЯЗКОСГЬ жИДКОСтИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
