Аппаратурное оформление массообменных процессов

Аппараты, предназначенные для проведения процессов абсорбции, ректификации и экстракции, называют, соответственно, абсорберами, ректификационными колоннами и экстракторами. В зависимости от способа создания поверхности фазового контакта эти аппараты можно подразделить на три основные группы:

а) аппараты, в которых поверхностью фазового контакта является поверхность жидкости, растекающейся по специальной насадке;

б) аппараты, в которых поверхность фазового контакта создается потоками газа (пара) и жидкости;

в) аппараты, в которых поверхность фазового контакта создается путем разбрызгивания жидкости.

На рис. 5.9 представлены принципиальные схемы некоторых из аппаратов для проведения массообменных процессов абсорбции, ректификации и экстракции.

На рис. 5.9 а показано контактное устройство аппарата с листовой насадкой. Контактное устройство представляет собой насадку 1 в виде вертикальных листов из твердого материала, помещенную в цилиндрическую колонну. В верхней части контактного устройства находятся распределяющие жидкость L приспособления 2, с помощью которых листовая насадка равномерно орошается с обеих сторон. Газ (пар) поступает в нижнюю часть аппарата и движется навстречу жидкости, взаимодействуя с ней. Контактное устройство трубчатого аппарата показано на рис. 5.9 б.

Взаимодействующая с газом (паром) жидкость поступает в верхнюю часть контактного устройства на трубную решетку, равномерно распределяется по трубам и в виде тонкой пленки стекает по их внутренней поверхности. Газ (пар) поступает в нижнюю часть аппарата под трубную решетку, распределяется по трубам и, поднимаясь вверх, взаимодействует с жидкостью.

Рис. 5.9. Принципиальные схемы аппаратов для проведения массообменных процессов

Аппараты со смоченной насадкой выполняются в виде цилиндрической колонны, заполненной насадочными телами (насадочные колонны). Схема насадочной колонны приведена на рис. 5.9 в. Основными узлами аппаратов с насадкой являются приспособления 3, распределяющие жидкость по насадке, насадочные тела 4 и устройства 5, направляющие к центру растекающуюся жидкость.

Газ (пар) G и жидкость L обычно взаимодействуют в противотоке. Жидкость поступает в верхнюю часть контактного устройства, распределяется по насадочным телам при помощи приспособлений 1 и стекает вниз по поверхности последних. Газ (пар) вводится снизу и движется вверх по каналам, образованными насадочными телами.

Аппараты, представленные на рис. 5.9 г снабжены горизонтальными тарелками 6 и переливными устройствами 7. Жидкость L поступает на верхнюю тарелку, переливается через переливные устройства сверху вниз и удаляется из нижней части аппарата. Газ (пар) G вводится в нижнюю часть аппарата и перемещается вверх, распределяясь на каждой тарелке в виде пузырьков или факелов. В зависимости от способа распределения газа (пара) на тарелках различают тарелки сетчатые и колпачковые.

  Для проведения процессов экстракции применяют полые (распылительные) экстракторы, колонные смесительно-отстойные экстракторы и ряд других.

На рис. 5.9 д приведена принципиальная конструкция полого (распылительного) экстрактора. Экстрактор заполняется тяжелой жидкостью L, которая сплошным потоком перемещается в аппарате со скоростью w и удаляется через сливное устройство. Легкая жидкость G вводится в аппарат через распылитель 8 и в виде капель поднимается вверх со скоростью w_д. В верхней части экстрактора капли сливаются, образуя сплошной слой легкой жидкости, которая и выводится из аппарата через верхний штуцер.

В некоторых случаях для улучшения расслаивания фаз используют экстракторы (рис. 5.9 е), у которых между смесительными секциями 9 расположены отстойные зоны 10, заполненные для ускорения расслаивания потоков сеткой, насадочными телами либо блоками концентрических цилиндров. Такие колонны устанавливаются как в вертикальном, так и наклонном положении.