Расчет установки для абсорбции диоксида углерода водой. 2

Кафедра процессов и  аппаратов химических производств

РАСЧЕТНО - ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 
к курсовому проекту

по курсу “Процессы и аппараты химической технологии”

на тему "Расчет установки для абсорбции диоксида углерода водой"

РЕФЕРАТ

Отчет 45 стр., 17 рисунков, 7 источников.

АБСОРБЕР, НАСАДКА, ДИОКСИД УГЛЕРОДА, ПОГЛОТИТЕЛЬ, АБСОРБЕНТ, АБСОРБАТ, КОЛОННА, ТЕПЛООБМЕННИК, НАСОС, КОМПРЕССОР

Объектом проектирования является установка для очистки воздуха от диоксида углерода.

Цель работы—выбор аппаратов для осуществления процесса очистки воздуха от диоксида углерода и их расчет.

В курсовой работе приведен литературный обзор, в котором описана конструкция и принцип действия аппаратов, используемых для абсорбции тарельчатых и насадочных абсорберов, описаны основные типы тарелок для абсорбционных колонн. В курсовой работе также приведены обоснование и расчет аппарата, применяемого для абсорбции диоксида углерода—насадочного абсорбера с насадкой: керамические кольца Рашига, осуществлен подбор вспомогательного оборудования: теплообменника для охлаждения поглотителя, насоса для подачи поглотителя и компрессора.

В результате проектирования была теоретически обоснована и рассчитана линия  абсорбции диоксида углерода.

ВВЕДЕНИЕ

В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней стуктуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями, являющимися основой химико-технологических процессов, последние обычно включают многочисленные физические (в том числе и механические) и физико-химические процессы. К таким процессам относятся: перемещение жидкостей и твердых материалов, измельчение и классификация последних, сжатие и транспортирование газов, нагревание и охлаждение веществ, их перемешивание, разделение жидких и газовых неоднородных смесей, выпаривание растворов, сушка материалов и другие процессы. При этом способ проведения указанных процессов часто определяет возможность осуществления, эффективность и рентабельность производительного процесса в целом. Эти процессы в различных производствах проводятся в анологичных по принципу действия машинах и аппаратах.

Одним из основных процессов является абсорбция. Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта путём поглощения газа жидкостью (например, абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты, при этом абсорбцию проводят без десорбции), выделение ценных компонентов из газовых смесей (например, абсорбция бензола из коксового газа, при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией), очистка газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от SO₂, очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений), осушка газов, когда в абсорбционных процессах участвуют две фазы (жидкая и газовая) и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую или наоборот, из жидкой фазы в газовую, при этом инертный газ и поглотитель в массообмене не участвуют.

Аппаратами, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

При физической абсорбции поглощаемый  газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора — десорбция.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять  поглотитель и выделять поглощенный  компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно, так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешевые или отбросные продукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, при очистке газов).

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (например, абсорбция SO₂ в производстве серной кислоты; абсорбция НС1 с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция NH₃, паров C₆H₆, H₂S и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т. п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от SO₂; очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся в производстве минеральных удобрений, и т. д.).

1.1. Теоретические основы абсорбции

При абсорбции содержание газа в растворе зависит от свойств  газа и жидкости, давления, температуры  и состава газовой фазы (парциального давления растворяющегося газа в газовой смеси).

В состоянии равновесия при постоянных температуре и общем давлении зависимость между парциальным  давлением газа А (или его концентрацией) и составом жидкой фазы однозначна. Эта зависимость выражается законом Генри:

  ,  (1.1)

где y_A*—равновесная концентрация извлекаемого компонента в газовой фазе,

m—коэффициент распределения, x— концентрация газа в растворе.

Уравнение (1.1) показывает, что зависимость  между концентрациями данного  компонента в газовой смеси и в равновесной с ней жидкости выражается прямой линией, проходящей через начало координат и имеющей угол наклона, тангенс которого равен т. Числовые значения величины т зависят от температуры и давления в системе: уменьшаются с увеличением давления и снижением температуры. Таким образом, растворимость газа в жидкости увеличивается с повышением давления и снижением температуры

Когда в равновесии с  жидкостью находится смесь газов, закону Генри может следовать  каждый из компонентов смеси в отдельности.

Закон Генри применим к растворам газов, критические  температуры которых выше температуры  раствора, и справедлив только для  идеальных растворов. Поэтому он с достаточной точностью применим лишь к сильно разбавленным реальным растворам, приближающимся по свойствам к идеальным, т. е. соблюдается при малых концентрациях растворенного газа или при его малой растворимости. Для хорошо растворимых газов, при больших концентрациях их в растворе, растворимость меньше, чем следует из закона Генри. Для систем, не подчиняющихся этому закону, коэффициент m в уравнении (1.1) является величиной переменной и линия равновесия представляет собой кривую, которую строят обычно по опытным данным.

Для описания равновесия между газом  и жидкостью уравнение (1.1) применимо только при умеренных давлениях, невысоких температурах и отсутствии химического взаимодействия между газом и поглотителем.

При повышенных давлениях (порядка  десятков атмосфер и выше) равновесие между газом и жидкостью не следует закону Генри, так как изменение объема жидкости вследствие растворения в ней газа становится соизмеримым с изменением объема данного газа.

При выражении состава фаз не в абсолютных, а в относительных  концентрациях видоизменяется и  запись закона Генри. Так при использовании относительных мольных концентраций выражение (1.1) можно записать в виде

откуда по правилу  пропорций

                                                          (1.2)

или

                    (1.3)

При выражении закона Генри в относительных концентрациях  равновесие в системе газ-жидкость изображается кривой линией. Но для  сильно разбавленных растворов (малые  концентрации Х газа в жидкости) можно принять (1-m) X ~ 0. Тогда знаменатель уравнения (1.3.) обращается в единицу и уравнение принимает вид

                        (1.4)

Уравнение материального  баланса, учитывая то, что расходы фаз по высоте аппарата постоянны, имеет вид:

                                  (1.5)

где G—расход инертного газа, кмоль/сек; Y_н и Y_к—начальная и конечная концентрации абсорбтива в газовой смеси, кмоль/кмоль инертного газа; L—расход абсорбента, кмоль/сек; его концентрации Х_н и Х_к кмоль/кмоль абсорбента.

Отсюда общий расход абсорбента (в кмоль/сек)

              (1.5а)

а его удельный расход (в кмоль/кмоль инертного газа)

                              (1.6)

Это уравнение можно переписать так:

            (1.7)

Уравнение (1.7) показывает, что изменение  концентрации в абсарбционном аппарате происходит прямолинейно и в координатах  Y—X рабочая линия процесса абсорбции представляет собой прямую с углом наклона, тангенс которого равен l=L/G .

Между удельным расходом абсорбента и размерами аппарата существует определенная связь. Через точку В с координатами Х_н и У_к (рис. 1.1) проведем, согласно уравнению (1.7), рабочие линии ВА, ВА₁, BA₂, BA₃, отвечающие различным концентрациям абсорбента или разным удельным его расходам. При этом точки А, А₁, А ₂, А₃ будут лежать на одной горизонтальной прямой в соответствии с заданной начальной концентрацией Y_н газа в смеси.

К определению удельного  расхода абсорбента

Рис. 1.1

В случае растворов небольшой концентрации для любого значения X и выбранной величины l движущая сила процесса выражается разностью ординат Y — Y*, изображенных вертикальными отрезками, соединяющими соответствующие точки рабочей линии и линии равновесия Y*=f(X). Для всего аппарата можно принять среднее значение ΔY_ср, величина которого, например для рабочей линии ВА₁, изображена на рисунке отрезком ΔY_ср1. Величина ΔY_ср будет тем больше, чем круче наклон рабочих линий и чем больше удельный расход абсорбента. Если рабочая линия ВА совпадает с вертикалью, то движущая сила процесса имеет максимальное значение, однако удельный расход абсорбента l при этом будет бесконечно большим (так как Х_к=Х_н). Если же линия рабочих концентраций ВА₃ касается линии равновесия, то удельный расход абсорбента минимален (l=l_mjn), а движущая сила в точке касания равна нулю, поскольку в этой точке рабочая концентрация равна равновесной. В первом случае размеры абсорбционного аппарата будут наименьшими при бесконечно большом расходе абсорбента, во втором — расход абсорбента наименьший при бесконечно больших размерах аппарата. Таким образом, оба случая являются предельными и практически неосуществимы.

В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается и всегда Х_к < , где — концентрация поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Отсюда следует, что значение l всегда должно быть больше минимального значения l_min, отвечающего предельному положению рабочей линии (линия ВА₃ на рис. 1.1). Значение l_min можно определить по уравнению (1.6.) при замене Х_к на :

                     (1.8)                                        

Необходимо отметить, что увеличение удельного расхода l абсорбента одновременно со снижением высоты аппарата приводит к определенному увеличению его диаметра. Это объясняется тем, что с увеличением l возрастает также расход поглотителя L, а при этом, как показано ниже, снижаются допустимые скорости газа в аппарате, по которым находят его диаметр. Вот почему в тех случаях, когда удельный расход абсорбента не задан технологическими условиями, т.е. когда не задана конечная концентрация Х_к абсорбента, следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и удельным расходом l абсорбента, при котором величина l и размеры аппарата будут оптимальными.

Оптимальный удельный расход поглотителя l_опт может быть найден только с помощью технико-экономического расчета.

Если абсорбцию ведут без  отвода тепла или с недостаточным его отводом, то температура повышается вследствие выделения тепла при поглощении газа жидкостью, что необходимо учитывать при расчете. Для технических расчетов пренебрегают нагреванием газовой фазы и считают, что выделяющееся при абсорбции тепло затрачивается только на нагрев жидкости.

Если линия равновесия при температуре t_н поступающей жидкости (изображается кривой OD (рис. 1.2), то при температуре уходящей жидкости линия равновесия расположится выше (кривая ОС) и действительная линия равновесия при переменной температуре жидкости изобразится кривой АВ.

Кривая равновесия при неизотермической абсорбции

Рис. 1.2

Ординату Y* некоторой точки О’ на кривой равновесия, соответствующую составу жидкости X, можно найти, если известна температура t при данном составе жидкости. Для этого необходимо составить уравнение теплового баланса для части абсорбционного аппарата, расположенной выше некоторого произвольного сечения с текущими концентрациями X и Y жидкости и газа соответственно:

           (1.9)

где q— дифференциальная теплота растворения газа, кдж/кмоль; М' —количество газа, поглощенного в рассматриваемой части абсорбера,  кмоль/сек;   L — расход абсорбента, кмоль/сек; с — теплоемкость жидкости, кжд/(кмоль•град); t — температура жидкости в данном сечении, °С; t_н — начальная температура жидкости, ⁰С.

 Так как  , то

Тогда

          (1.10)

Задаваясь рядом произвольных значений X в интервале между известными значениями X_н и X_к, с помощью уравнения (1.10.) вычисляют t. По опытным данным находят соответствующие значения Y* и строят линию равновесия (по точкам O₁, O₂ и т. д.).

Скорость процесса абсорбции характеризуется уравнением (1.11), если движущую силу выражают в концентрациях газовой фазы

          (1.11)

и уравнением (1.11а), если движущая сила выражается в концентрациях жидкой фазы

          (1.11а)

В этих уравнениях коэффициенты массопередачи К_y и К_x определяются, согласно уравнениям (1.12) и (1.13), следующим образом:

           (1.12)

и

          (1.13)

где β_г — коэффициент массоотдачи от потока газа к поверхности контакта фаз; β_ж — коэффициент массоотдачи от поверхности контакта фаз к поток жидкости.

Для хорошо растворимых газов величина m незначительна и мало также диффузионное сопротивление в жидкой фазе.  Тогда    и   можно   принять,    что   .  Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе (в этом случае значения т и β_г велики). Отсюда и можно полагать, что .

В уравнении (1.11) мольные концентрации газовой фазы могут быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления. Тогда

          (1.14)

где — средняя движущая сила процесса, выраженная в единицах давления; —коэффициент массопередачи, отнесенный к единице движущей силы, выражаемой через парциальные давления поглощаемого газа.

Если линия равновесия является прямой, то средняя движущая сила процесса выражается уравнением

          (1.15)

где и — движущая сила на концах абсорбционного аппарата; р_н и р_к — парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него; и —равновесные парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него.

Если парциальное давление выражено в долях общего давления Р, то коэффициенты массопередачи К_p и К_у численно равны друг другу. Если же парциальные давления выражены в единицах давления, то

            (1.16)

1.2. Основные технологические схемы для проведения процесса абсорции

Промышленные схемы  абсорбционных установок бывают противоточные, прямоточные, одноступенчатые  с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

При противоточной схеме  абсорбции (рис. 1.3а) газ проводит через абсорбер снизу вверх, а жидкость стекает сверху вниз. Так как при противотоке уходящий газ соприкасается со свежим абсорбентом, над которым парциальное давление поглощаемого компонента равно нулю (или очень мало), то можно достичь более полного извлечения компонента из газовой смеси, чем при прямоточной схеме (рис. 1.3б), где уходящий газ соприкасается с концентрированным раствором поглощаемого газа. Кроме того, при противотоке можно достигнуть более высокой степени насыщения поглотителя извлекаемым компонентом, что, в свою очередь, приводит к уменьшению расхода абсорбента.

а  б

Схемы противоточной  и прямоточной абсорбции

а – противоточная  абсорбция; б – прямоточная абсорбция;

Рис. 1.3

Для отвода тепла, выделяющегося при абсорбции, а также для повышения плотности орошения в колоннах с насадкой часто применяют схемы с рециркуляцией части абсорбента.

На рис. 1.4 представлена схема одноступенчатой абсорбции с частичной рециркуляцией абсорбента. Часть жидкости концентрацией X_к отбирается из нижней части колонны в качестве конечного продукта, а другая ее часть возвращается насосом на верх колонны, где жидкость присоединяется к поглотителю, имеющему начальную концентрацию X_н. В результате образуется смесь, концентрация которой равна X_см, при чем X_см> X_н.

Схема одноступенчатой абсорбции  с рециркуляцией жидкости

Рис. 1.4

Жидкость, возвращаемая в колонну, может быть попутно  охлаждена, что приведет к понижению  температуры жидкости, орошающей  колонну, и соответственно — к понижению температуры процесса.

1.3. Типовое оборудование для проектируемой установки

Основное требование, предъявляемое  к конструкции устройства для  проведения абсорбционных процессов,—создание  развитой поверхности контакта фаз. По способу образования такой поверхности аппарата для проведения процессов абсорбции условно подразделяют на следующие группы:

1. поверхностные, в которых контакт фаз происходит на зеркале жидкости, поверхности жидкой пленки, стекающей по каналам различной формы (пленочные), элементам насадки (насадочные) или образующейся на элементах движущихся частей (механические);
2. барботажные, в которых контакт происходит на поверхности пузырьков и струй, возникающих при пропускании газа через слой жидкости в аппарате, на тарелке, в затопленной насадке либо в пространстве с перемешивающими устройствами (соответственно барботажные, тарельчатые, с подвижной насадкой. механические);
3. распыливающие, в которых контакт происходит на поверхности капель распыляемой жидкости (полые, скоростные прямоточные, механические).

Указанную классификацию нельзя понимать буквально, поскольку постоянное совершенствование  конструкций абсорберов связано  не только с улучшением характеристики какого-либо одного способа организации  контакта фаз, но и подчас всей их совокупности.

На рис. 1.5 представлены пленочные абсорберы: трубчатый противоточный и с восходящим движением пленки.

Аппараты просты по устройству, однако в них очень трудно организовать равномерное распределение жидкости по сечению труб, в силу чего эффективность их невелика за исключением прямоточного абсорбера, в котором за счет больших скоростей газа (40 м/с и более) можно достичь высоких значений массопередачи.

           а б

Пленочные абсорберы

а—трубчатый; б—с восходящим движением  жидкой пленки; 
1—трубы; 2—трубные решетки; 3—щели; 4—патрубки; 5—камера

Рис. 1.5

Тарельчатые абсорберы представляют собой, как правило, вертикальные колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга размещены горизонтальные перегородки — тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

В настоящее время в промышленности применяются разнообразные конструкции  тарельчатых аппаратов. По способу  слива жидкости с тарелок барботажные абсорберы можно подразделить на колонны: 1) с тарелками со сливными устройствами и 2) с тарелками без сливных устройств.

1.3.1.Тарельчатые колонны со сливными устройствами.

В этих колоннах перелив жидкости с тарелки на тарелку осуществляется при помощи специальных устройств — сливных трубок, карманов и т. п. Нижние концы трубок погружены в стакан на нижерасположенных тарелках и образуют гидравлические затворы, исключающие возможность прохождения газа через сливное устройство.

Принцип работы колонн такого типа виден из рис. 1.6, где в качестве примера показан абсорбер с ситчатыми тарелками. Жидкость поступает на верхнюю тарелку 1, сливается с тарелки на тарелку через переливные устройства 2 и удаляется из нижней части колонны. Газ поступает в нижнюю часть аппарата, проходит последовательно сквозь отверстия или колпачки каждой тарелки. При этом газ распределяется в виде пузырьков и струй в слое жидкости на тарелке, образуя на ней слой пены, являющийся основной областью массообмена и теплообмена на тарелке. Отработанный газ удаляется сверху колонны.

Тарельчатая колонна со сливными устройствами

1–тарелка, 2–сливные устройства.

Рис. 1.6

К тарелкам со сливными устройствами относятся: ситчатые, колпачковые, клапанные  и балластные, пластинчатые и др.

Ситчатые тарелки. Колонка с ситчатыми тарелками (рис. 1.7) представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1 с горизонтальными тарелками 2, в которых равномерно по всей поверхности просверлено значительное число отверстий диаметром 1—5 мм. Для слива жидкости и регулирования ее уровня на тарелке служат переливные трубки 3, нижние концы которых погружены в стаканы 4.

Ситчатые тарелки устойчиво  работают в довольно широком интервале  скоростей газа, причем в определенном диапазоне нагрузок по газу и жидкости эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, которые забивают отверстия тарелок. В случае внезапного прекращения поступления газа или значительного снижения его давления с ситчатых тарелок сливается вся жидкость, и для возобновления процесса требуется вновь запускать колонну.

а  б

Ситчатая колонна

а–схема устройства колонны, б–схема  работы тарелки, 1–корпус, 2–тарелка,

3–переливная труба, 4–стакан.

Рис. 1.7

Колпачковые тарелки. Менее чувствительны к загрязнениям, чем колонны с ситчатыми тарелками, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками (рис. 1.8). Газ на тарелку 1 поступает по патрубкам 2, разбиваясь затем прорезями колпачка 3 на большое число отдельных струй. Прорези колпачков наиболее часто выполняются в виде зубцов треугольной или прямоугольной формы. Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по тарелке от одного сливного устройства 4 к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глубины погружения колпачка в жидкость.

Схема работы колпачковой тарелки

1–тарелка, 2–газовые патрубки, 3–колпачки, 4–сливные трубы.

Рис. 1.8

Клапанные и балластные тарелки (рис. 1.9). Эти тарелки получают за последнее время все более широкое распространение, особенно для работы в условиях значительно меняющихся скоростей газа.

Клапанные тарелки

а, б–с круглыми клапанами, в–пластинчатым клапаном, г – балластная,

1–клапан, 2–кронштейн-ограничитель, 3–балласт.

Рис. 1.9

Принцип действия клапанных тарелок (рис. 1.9а,б) состоит в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке круглый клапан 1 с изменением расхода газа своим весом автоматически регулирует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой. При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапанной тарелки увеличивается незначительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна-ограничителя 2 и обычно не превышает 8 мм. Пластинчатые клапаны (рис. 1.9в) работают так же, как и круглые. Они имеют форму неравнобокого уголка, одна из полок которого (более длинная) закрывает прямоугольное отверстие в тарелке.

Достоинства клапанных и балластных тарелок: сравнительно высокая пропускная способность по газу и гидродинамическая устойчивость, постоянная и высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу. Последнее достоинство является особенностью клапанных и балластных тарелок по сравнению с тарелками других конструкций. К недостаткам этих тарелок следует отнести их повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана или балласта.

1.3.2. Колонны с тарелками без сливных устройств.

В тарелке без сливных устройств (рис. 1.10) газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия или щели. На тарелке одновременно с взаимодействием жидкости и газа путем барботажа происходит сток части жидкости на нижерасположенную тарелку — «проваливание» жидкости. Поэтому тарелки такого типа обычно называют провальным и к ним относятся дырчатые, решетчатые, трубчатые и волнистые тарелки.

Колонна с тарелками без сливных устройств

1–колонна, 2–тарелки, 3–распределитель  жидкости.

Рис. 1.10

Дырчатые тарелки (рис. 1.11а) аналогичны по устройству ситчатым тарелкам и отличаются от последних лишь отсутствием сливных устройств. Диаметр отверстий в этих тарелках равен 4—10 мм, а суммарная площадь сечения всех отверстий по отношению к сечению колонны составляет 10—25 °d.

а  б

Провальные тарелки

а — дырчатая; б — решетчатая; 1 — тарелка; 2 — отверстия; 3 —  щели.

Рис. 1.11

Решетчатые тарелки (рис. 1.11б) имеют отверстия в виде выфрезерованных или выштампованных щелей шириной 3—8 мм.

Дырчатые и решетчатые провальные тарелки отличаются простотой конструкции, низкой стоимостью изготовления и монтажа, сравнительно небольшим гидравлическим сопротивлением.

К достоинству трубчатых провальных тарелок относится легкость отвода тепла от барботажного слоя на тарелке путем пропускания охлаждающего агента по трубам, из которых состоит тарелка. Однако эти тарелки в сравнении с дырчатыми и решетчатыми значительно сложнее по устройству и монтажу.

Основной недостаток колонн с дырчатыми, решетчатыми и трубчатыми провальными тарелками — небольшой интервал изменения скоростей газа и жидкости, в пределах которого поддерживается устойчивая и эффективная их работа.

1.3.3. Насадочные абсорберы.

Широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой — твердыми телами различной формы. В насадочной колонне (рис. 1.12) насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Последняя с помощью распределителя 3 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерное распределение жидкости по сечению колонны обычно не достигается, что объясняется пристеночным эффектом — большей плотностью укладки насадки в центральной части колонны, чем у ее стенок. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2—3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители жидкости 4.