АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Поверхностные и пленочные абсорберы

Если газ быстро "'и активно поглощается жидкостью, то для его абсорбции нет необходимости создавать большую поверхность соприкос­новения фаз и непрерывно обновлять контакт между ними. В этом случае
для полного поглощения газа достаточно пропускать его над поверхностью жидкости (примером может служить поглощение хлористого водорода водой).

Для поглощения легко раство­римых газов применяют керамиче­ские туриллы (рис. 326) и целля - риусы (рис. 327).

Абсорбция сопровождается вы­делением тепла, которое во многих случаях необходимо отводить; в про­тивном случае повышение темпера­туры жидкости вызовет снижение ларциального давления рж, а ; следо­вательно,^ументЖн^^ лы абсорбции. Для лучшего отвода "Тепла абсорберам придают такую фор­му. чтобы наружная их поверхность была наибольшей. При естествен­ном воздушном охлаждении турилл и целляриусов общий коэффициент теплопередачи составляет 10—12 ккал/м?-час-°С. Для более интенсив­ного отводя гепла туриллы и целляриусы иногда помещают в ящик с про­точной водой.

Каждая абсорбционная уста­новка состоит обычно из значи­тельного количества турилл или целляриусов (до нескольких де­сятков). Туриллы и целляриусы соединяют в секции, состоящие из нескольких аппаратов." Поток га­за разветвляется в таком агре­гате на параллельные потоки со­ответственно количеству секций. В пределах одной секции турил­лы соединяют последовательно, причем жидкость и газ движутся в секции по принципу противо -

Тока. Для того чтобы жидкость передвигалась самотеком, туриллы рас­полагают ступенчато.

Более совершенными аппаратами этого типа являются абсорберы из S-образных кварцевых труб (рис. 328). Отдельные трубы соединены между собой последовательно и орошаются снаружи водой наподобие оросительных холодильников. В каждой трубе имеются два порога; слив­ной порог поддерживает определенный уровень жидкости, а другой пе­режимает газовый поток, прижимая его к зеркалу жидкости.

На рис. 329 показан, пластинчатый графитовый абсорбер, в котором охлаждение производится водой, протекающей между графитовыми пластинками.

Поверхностные абсорберы применяются в установках небольшой производительности для поглощения хорошо растворимых газов. В этом случае производитеДьногть абсорбционной установки лимитируется не

Скоростью массопередачи, а скоростью отвода тепла, выделяющегося при растворении газа в абсорбенте. Поэтому число абсорберов, необходимое для обеспечения заданной производительности, определяют по поверх­ности теплообмена, пользуясь общими методами расчета теплообменных аппаратов.

К типу аппаратов с поверхностным поглощением относятся ко­лонные, или трубчатые аппараты, в которых жидкость стекает по стен­кам в виде тонкой пленки, а противотоком к ней движется газ (колонны с орошаемыми стенками). В подобных аппаратах трубчатого типа тепло абсорбции отводится водой, протекающей в межтрубном пространстве..

В аппаратах' пленочного типа жидкость стекает сверху вниз либо в виде тонкой пденки по поверхности вертикальных стенок, либо, как в полочных конденсаторах смешения, жидкость течет в виде тонкой плоской или цилиндрической завесы и соприкасается с газом, протекаю­щим параллельно или противотоком.

Схема вертикального трубчатого абсорбера пленочного^ типа пред­ставлена на рис. 330.

При проведении расчета трубчатого пленочного абсорбера опреде­ляют на основе заданных величин производительности аппарата и внут­реннего диаметра трубок число трубок и их длину.

Примем обозначения: d—внутренний диаметр трубок в м\ п—общее число трубок в аппарате;

I—длина трубок в м;

О—толщина плейки жидкости в трубках в м\ Gx—расход абсорбента в кгс/час\ ■\х—удельный вес абсорбента в кгс/м3\ wx—скорость протекания жидкости (пленки) в м/сек.

Тогда по уравнению расхода можно написать равенство

Wy — - ТТ^Г——^Г м/сек (3—80)

3600гхпл (d — о) о х

Вместе с этим скорость жидкости определяется сопротивлением

Трения

Iwi

Д/і = Х

DsKB. 2G

В данном случае

W

A H _ J__

Лэкво 2G

Откуда

=V-

Коэффициент трения для данного случая можно принять

96

Re,

Где

Dg ____ ^х^-экв-Ух

V-Xg

4/ 47T(D —5)о

^экв. --- J"]

Подставляя значения X, Rex и d3KB. в урав­нение (3—81), находим

ОТ

М/сек

OUy

Сравнивая уравнения (3—80) и (3—81а)

Gr

3600-ул:пк (D — о) о

И решая полученное уравнение относительно числа трубок п, находим

„__ ; Gx\xx

120071 (d — 5) Bsfx

Число трубок и их длина связаны с величиной поверхности фазового контакта, определяемой по уравнению массопередачи (3—39) или (3—39а) равенством

F = Niz (D — 28)/

Откуда длина трубок

/ =____ £___ •

Птс (D — 25)

Или, подставляя найденное ранее значение п из уравнения (3—82), находим

Ігоо^8^ Id —

(3—83)

Скорость протекания газа внутри трубок определяется по уравнению

Тi(d — 2о)2

Где Gy—количество газа, подвергающегося обработке, в кгс1час\ Yy—удельный вес газа в кгс/м6.

Вполне надежных данных о числовых значениях коэффициентов массопередачи для пленочных абсорберов нет. Наиболее достоверные результаты можно получить из формул, предложенных М. Д. Кузнецовым: для хорошо растворимых газов

Ку = 0,0445 (Rey)0^2 (Pr')°-628

Для трудно растворимых газов

W,

(.Rex)0»324 (Рг')°