Гидродинамический режим колонного аппарата со сплошным контактом фаз (насадочные колонны)

 

Основными элементами насадочной колонны являются:

1. патрубки для ввода и удаления жидкости

2. патрубки для подвода и удаления газа

3. приспособления распределяющие жидкость по сечению колонны

4. насадка

5. решетки поддерживающие насадку

6. перераспределительные устройства

7. корпус колонны

 

L - Орошаемая жидкость.

Внутри аппарата имеются секции, которые заполнены насадкой (2)

Жидкость разбрызгивается на поверхность насадки (1) и стекает по ней.

Газ идет вверх.

В середине колонны – распределительное устройство (3), которое собирает жидкость и снова распределяет ее по всей колонне.

Основными характеристиками насадки является ее удельная поверхность:

величина поверхности насадки к занимаемому ею объему.

Свободный объем отношение объема самой насадки к объему ее заполненного состояния (порозность слоя)

С увеличением скорости газового потока увеличиваются коэффициенты Кх и Ку, т.е. это приводит к интенсификации процесса массопередачи и, следовательно, к уменьшению объема аппарата.

С другой стороны, с увеличением скорости движения газового потока, возрастает гидравлическое сопротивление аппарата

что ведет к увеличению энергетических затрат.

Поэтому очень важно выбрать оптимальную скорость движения газа

Для насадочного аппарата различают несколько гидродинамических режимов

 

График изменения сопротивления от скорости газового потока

1 – режим работы аппарата при взаимном контакте фаз: 1 пленочный – наблюдается при малом количестве жидкости (небольшая плотность орошения жидкости) и малых скоростях газа – жидкость стекает по поверхности в виде пленки, жидкость в насадке практически не задерживается

т. А – точка подвисания. С этой точки начинается

2 – режим подвисания. В этом режиме при противотоке вследствие увеличения сил трения происходит торможение жидкости газовым потоком.

Вследствие этого начинает происходить накопление жидкости в насадке.

Наличие барботажа через слой жидкости приводит к увеличению коэффициента массоотдачи, но увеличивает сопротивление аппарата.

т. В – вторая переходная точка

3 – режим эмульгирования. Наступает тогда, когда сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся газом уравновешивает силу тяжести, находящейся в насадке.

Особенность режима – наступает инверсия фаз, т.е. сплошной фазой становится жидкость, а распределительной – газ

Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности аппарата со сплошным контактом фаз, но поддержание этого режима требует ювелирного

т. С – точка захлебывания, наступает, когда колонна полностью заполнена жидкостью.

4 – режим уноса (режим обращенного движения жидкости) – колонна перестает работать.

Скорость должна лежать между 2 и 3 режимами.