Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода Курсовая работа. абсор.тарелка. Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода

• Название: Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
• Анкор: Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода Курсовая работа
• Дата: 26.01.2023
• Размер: 462 Kb.
• Имя файла: абсор.тарелка.doc
• Тип: Курсовой проект; #905970
• страница: 4 из 7

3.1 Устройство поверхностных абсорберов

В группу поверхностных абсор­беров, вклю­чены аппараты с фиксированной поверхностью, т. е. аппараты, в кото­рых поверхность контакта в известной степени определяется геометри­ческой поверхностью элементов абсорбера.

Эти аппараты в свою очередь можно разделить на следующие основ­ные типы:

1) Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости.

2) Пленочные абсорберы.

3) Насадочные абсорберы (с неподвижной насадкой).

4) Механические пленочные абсорберы. [3, 304]

3.1.1 Поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости

В этих абсорберах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно текущей жидкости, причем зеркало жидкости является поверхностью массообмена. Величина этой поверхности незначительна, вследствие чего поверхностные абсорберы применяют лишь при не­больших масштабах производства. Обычно устанавливают несколько последовательно соединенных абсорберов с противоточным движением газа и жидкости. Для осуществления самотека жидкости абсорберы располагают ступенчато — каждый последующий по ходу жидкости аппа­рат несколько ниже предыдущего. [3, с.304]

Ранее поверхностные абсорберы выполняли в виде горизонтальных цилиндрических аппаратов или сосудов особой формы (туриллы, цел-„тариусы), изготовленных из керамики. В таких аппаратах жидкость занимает значительную часть всего объема, поэтому они удобны для отвода выделяющегося при абсорбции тепла. В простейшем случае тепло отводится через стенки аппарата путем естественного воздушного охлаждения. Для более интенсивного отвода тепла в абсорберах уста­навливают змеевики, охлаждаемые водой или другим хладагентом. Кроме того, применяют наружное водяное охлаждение, помещая абсор­беры в ящики с проточной водой или орошая водой их наружные стенки. [3, с.305]

Поверхностные абсорберы малоэффективны и в настоящее время находят ограниченное применение. Они используются в основном для абсорбции хорошо растворимых компонентов из небольших объемов газа при одновременном отводе тепла. Эти абсорберы применяют, в частности, при поглощении компонентов из высококонцентрированных газовых смесей. [3, с.305]

3.1.2 Пленочные абсорберы

В пленочных абсорберах газ и жидкость соприкасаются на поверх­ности текущей жидкой пленки. Течение пленки происходит по верти­кальным поверхностям, представляющим собой трубы или пластины. Известны три типа пленочных абсорберов:

- трубчатые абсорберы, в которых пленка стекает по внутренней по­верхности вертикальных труб;

- абсорберы с листовой (плоско-параллельной) насадкой, в которых пленка стекает по обеим поверхностям вертикальных пластин;

- абсорберы с восходящим (обращенным) движением пленки.

Аппараты первых двух типов работают при противотоке газа и жидкости (газ движется снизу вверх навстречу стекающей по поверх­ности пленке); они могут работать также при нисходящем прямотоке (газ и жидкость движутся сверху вниз). Абсорберы третьего типа ра­ботают при восходящем прямотоке (газ и жидкость движутся снизу вверх).

Трубчатые абсорберы, а также абсорберы с восходящим движением пленки могут применяться при одновременном отводе тепла в процессе абсорбции; по развиваемой в единице объема поверхности соприкосно­вения фаз и по интенсивности массопередачи эти абсорберы значитель­но превосходят поверхностные.

Гидравлическое сопротивление трубчатых абсорберов и абсорберов с листовой насадкой даже при сравнительно больших скоростях газа (4—5 м/с) невелико. Абсорберы с восходящим движением пленки, работающие при высоких скоростях газа (свыше 15—20 м/с), — высоко интенсивные аппараты, но в то же время обладают значительным гид­равлическим сопротивлением.

В настоящее время пленочные абсорберы применяются сравнитель­но редко; из них наиболее распространены трубчатые абсорберы, используемые д ля поглощения хорошо растворимых газов (НС1, NH₃) из концентрированных газовых смесей при одновременном отводе тепла.

Рис.1 а — трубчатый; б — с листовой насадкой; 1 — трубы; 2 — трубные решетки; 3 — пластины; 4 — распределительное устройство.

Перспективными следует считать абсорберы с листовой насадкой, а также абсорберы с нисходящим и восходящим прямотоком, работаю­щие при высоких скоростях газа.

3.1.3 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.

Течение жидкости по насадке носит в основном пленочный характер, вследствие чего насадочные абсорберы можно рассматривать как разновидность пленочных. В то же время между насадочными и пленоч­ными абсорберами, в том числе абсорберами с листовой насадкой, имеются различия. В пленочных абсорберах пленочное течение жид­кости происходит по всей высоте аппарата, тогда как в насадочном — лишь по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на ниже­лежащем элементе образуется новая пленка. Некоторая часть жидкости при этом проваливается в виде ка­пель через расположенные ниже слои насадки.

Движение газа и жидкости в насадочных абсорберах обычно осу­ществляется противотоком. Прямоток (нис­ходящий) применяют довольно редко. Однако в последнее время большое внимание уделяют созданию прямоточных насадочных абсорберов, работающих с большими скоростями газа (до 10 м/с). При таких скоростях, которые в случае противотока недостижимы из-за наступления захлебывания, интенсифицируется процесс и уменьшаются габариты аппарата; гидравлическое сопротивление при прямотоке значительно ниже, чем при противотоке. Применение таких абсорберов целесообразно в тех случаях, когда направление движения фаз не влияет заметно на движущую силу.

Недостаток насадочных абсорберов — трудность отвода тепла в про­цессе абсорбции. Обычно применяют циркуляционный отвод тепла, используя выносные холодильники. Предложенные конструкции абсорберов с внутренним отводом тепла при помощи помещенных в на­садку охлаждающих элементов не получили распространения.

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 в навал) насадки. К регулярным относятся хордовая, кольцевая (при правильной укладке) и блочная насадки.

К беспорядочным относятся кольцевая (при загрузке в навал), сед­лообразная и кусковая насадки. Кроме того, используют специальные типы насадок, которые могут быть регулярными и беспорядочными.

Наиболее полное смачивание насадки и наибольшая эффективность абсорбера достигаются при равномерном распределении жидкости по поперечному сечению колонны. При течении по насадке жидкость не сохраняет первоначального распределения. Однако для дости­жения хорошего распределения жидкости по всей высоте насадки оро­шение следует подавать на нее равномерно. Для равномерной подачи орошающей жидкости применяют различные распределительные устрой­ства, которые можно подразделить на две группы:

- устройства, подающие жидкость отдельными струями (струйчатые оросители); к этой группе относятся распределительные плиты, желоба, дырчатые трубы, брызгалки и оросители типа сегнерова колеса;

- устройства, в которых подаваемая на насадку жидкость разбивается на капли (разбрызгивающие оросители) в результате удара струи о та­релку (тарельчатые оросители) или торец насадки (многоконусные оросители) или под действием центробежной силы (вращающиеся центро­бежные разбрызгиватели).

Основными требованиями к распределительным устройствам для насадочных колонн являются, помимо обеспечения равномерного распре­деления жидкости, подача ее в достаточном количестве точек и минимальный брызгоунос. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют струйчатые оросители, в частности, распределительные плиты и дырчатые трубы. Применение брызгалок и разбрызгивающих оросителей ведет обычно к заметному брызгоуносу, что вызывает необ­ходимость установки брызгоуловителей.

3.1.4 Механические пленочные абсорберы

Механические пленочные абсорберы можно раз бить на две группы. В аппаратах первой группы механическое воздействие (вращение) используется для создания и поддержания пленки жидкости. К этой группе относится дископленочный абсорбер (рис.2 а).



Рис.2 Механические пленочные абсорберы: а — дископленочный; б — с вращающимися пакетами дисков; 1 — горизонтальный цилиндр; 2 — перегородка; 3 — вал; 4 — диск; 5 — пакет кольцевых дисков.

В горизонтальном цилиндре 1 поддерживается некоторый уровень жидкости. Внутри цилиндра вращается горизонтальный вал 3 с закрепленными на нем перфорированными дисками 4. Поверхность дисков, выступающая над зеркалом жидкости покрыта жидкой пленкой; на поверхности этой пленки и происходит абсорбция. Окружная скорость вращения дисков 0,2- 0,3 м/с. Коэффициенты массопередачи примерно те же, что и для насадочных абсорберов [3,с.321].

Несколько иная конструкция механического пленочного абсорбера показана на рис. 2, б. Абсорбер разделен перегородками 2 на не­сколько секций. В каждой секции на валу 3 закреплен сплошной диск 4, к которому прикреплены два пакета кольцевых дисков 5. Благодаря такому устройству газ движется зигзагообразно.

Аппараты первой группы не обладают существенными достоинствами, а наличие вращающихся частей усложняет конструкцию и вызывает до­полнительный расход энергии. Поэтому эти аппараты не получили рас­пространения.

Больший интерес представляют аппараты второй группы, в которых вращение ротора используется для перемешивания фаз, что ведет к ин­тенсификации массообмена. Это так называемые роторные пленочные колонны, применяющиеся при ректификации термически нестойких ве­ществ. Очевидно, возможно использование этих аппаратов и для абсорбции.

В простейшем виде такая колон­на состоит из двух вертикальных соосных цилиндров, причем внут­ренний (ротор) вращается, а внешний неподвижен. Газ подни­мается по кольцевому зазору ме­жду цилиндрами и, закручивае­мый ротором, контактирует с пленкой жидкости, стекающей по внутренней стенке неподвижного цилиндра. В такой колонне ин­тенсифицируется массоотдача в газовой фазе, однако при малых зазорах и больших окружных скоростях ротора наблюдается интенсификация массоотдачи и в жидкой фазе [3, с.323].

Для больших нагрузок при­меняют аппараты иной конструк­ции, в которых пленка образует­ся на поверхности вращающе­гося ротора под действием цент­робежной силы. Такие аппараты могут иметь горизонтальный или вертикальный ротор.