ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прямоточные контактные устройства с вращающимися потоками фаз из "Основное технологическое оборудование зарубежных газоперерабатывающих заводов" Широко применяемые в газоперерабатывающей промышленности колпачковые, клапанные и ситчатые тарелки по своей гидродинамической характеристике относятся к барботажным. В таких аппаратах допустимая скорость газовой (паровой) фазы ограничивается уносом жидкости ка выше расположенную тарелк у и составляет 1,0--1,6 м/с при атмосферном давлении и 0,1—0,75 ад/с— при повышенном давлении (расстояние между тарелками равно 400—600 мм). Эффективность разделения в таких аппаратах зависит от дисперсности жидкой фазы, которая достигается повышением скорости газового потока. Однако с увеличением скорости газа повышается унос жидкости, снижается концентрация жидкой фазы на вышерасположенной ступени, уменьшается движущая сила процесса. К недостаткам тарелок барботажного типа следует отнести также неравномерность работы, связанную с тем, что газ стремится пройти в те отверстия тарелки, над которыми уровень жидкости минимален. С увеличением диаметра колонны неравномерность работы оказывает все возрастающее влияние. Кроме того, на тарелке происходит продольное и поперечное перемешивание жидкости, снижающее эффективность массопередачи в аппарате. [c.106] Данию конструкций с направленным движением жидкости. Они характеризуются тем, что газовый поток приобретает то же направление, что и текущая на тарелке жидкость. Это позволило увеличить допустимую скорость газа и упростить. конструкцию тарелки. [c.107] Конструктивные разработки новых контактных устройств ведутся на принципиально новой основе — с применением прямоточного движения фаз в зоне контакта. На отдельных контактных элементах происходит прямоточное движение газожидкостного потока с последующим разделением фаз после контакта. При этом сохраняется противоточное движение газа и жидкости по высоте колонны. Организация прямоточного движения фаз в момент контакта в условиях высокой скорости газового потока позволяет значительно турбулизовать газожидкостную систему и создать усло1вия для увеличения поверхности массообмена и скорости ее обновления. Однако с ростом скорости движения потоков уменьшается время контакта фаз, что может привести к увеличению длины контактной зоны и, следовательно, общей высоты аппарата. В некоторых случаях нео(бходимо использовать контактные устройства, обеспечивающие рециркуляцию жидкой фазы, причем кратность рециркуляции должна определяться экономической целесообразностью. [c.107] Интенсифицировать работу прямоточных контактных устройств можно также, используя кинетическую энергию газа для создания вращательно-поступательного движения потоков. Такая форма движения повышает поверхность и время контакта, а также способствует сепарации фаз и, следовательно, дает воаможность еще больше ув ели чить допустимые скорости газа,. которые становятся несоизмеримыми со скоростями в обычных колоннах. Многие прямоточные аппараты обладают большой пропускной способностью не только по газу, но, и по жидкости, что является важным фактором для абсорбционных процессов разделения. [c.107] В настоящее время разработано достаточное число конструкций для создания вращательно-поступательного движения газожидкостного потока в аппаратах прямоточного типа. Преимущества таких аппаратов по сравнению с противоточными доказаны исследоватаиями в лабораторных и производственных условиях. Допустимые скорости газа в новых аппаратах примерно в 10 раз-выше, чем в противоточных, а эффективность массопередачи выше в 2,5 раза. [c.108] Ко нтактные устройства прямоточного типа М0(гут быть классифицированы по различным признакам по схеме совместного движения фаз в зоне контакта по способу организации вращательного движения по способу подачи жидкости в зону контакта по-комшоновке контактных элементов в аппарате по способу сепарации фаз. [c.108] В зависимости от применяемых устройств различают два вида вращающихся потоков с постоянным и переменным шагом по длине контактной зоны. В первом случае используют спиральные и шнековые вставки или элементы, создающие В1ращение потока, расположенные на некоторам расстоянии друг от друга. [c.109] Во втором случае используют осевые и тангенциальные лопасти и тангенциальный ввод, создающие предварительное вращение потока. Движение потока, предварительно приведенного во вращение, из-за наличия трения на стенках постепенно переходит в прямолинейное. В результате шаг потока по длине контактной зоны увеличивается от зада1нного при входе в зону контакта до бесконечного н а некото(рО М расстоянии от входа. Поэтому бол ее целесообразно использовать начальный участок вращающегося потока,, имеющий небольшую длину зоны контакта. [c.109] Существенное влияние на скорость затухания оказывает радиус вращения, с уменьшением которого скорость затухания резко возрастает [33—38. 40—42]. [c.109] Тарелки прямоточного типа могут быть С переливными устройствами для подачи жидкости в зону контакта и без них. С помощью перели вных устройств жидкость может подводиться либо с периферии за счет инжекции газовым потоком, либо по центру (рис. 111-20). [c.110] III-20. Тарелка прямоточного типа с переливным устройством. [c.110] Компоновка контактных элементов в аппарате может осуществляться по-разному. Для аппаратов небольшой производительности контактный элемент может быть увеличен до диаметра колонны, о не более чем до 500 мм. В других случаях контактные элементы располагают на горизонтальной тарелке подобно тому, как расположены на ней колпачки, с подачей жидкости одновременно на все элементы. Иногда жидкость подводят индивидуально на каждый элемент, при этом площадь поперечного сечения ихзпользуется неэффективно [34, 36, 38, 40]. [c.110] В массообменных аппаратах прямоточного типа можно создать условия для вращения не только газовой, но и жвдкой фазы. Это целесообразно в тех случаях, 1Иопда сопротивление (массопередаче определяется жидкой фазой. Известны исследования влияния на процесс массопередачи двух видов движения жидкостной пленки поступательного и вращательного. Движение пленки по внутренней поверхности цилиндра сопровождается волнообразованием на ёе поверхности. Амплитуда и регулярность образования волн характеризуют пов ерхность массообм ена и гидравлическое сопротивление потока. [c.112] На поверхность массообмена влияет также толщина пленки. С увеличением толщины пленки поверхность массообмена уменьшается. Если вводить жидкость в аппарат по касательной, на стенках аппарата образуется вращающаяся пленка, шаг которой зависит от соотношения силы тяжести и тангенциального импульса. При низких скоростях ( Д0 10 м/с) жидкость стекает практически вертикально вниз с образованием волн на поверхности. При скоростях выше 10 м/с волновой режим исчезает, а турбулизация потока приводит к сложному гидродинамическому режиму течения пленки, на который влияют центробежные силы. Однако вследствие действия сил трения вращательное движение пленки затухает. С увеличением расхода жидкости высота участка колонны, па которой пленка еще движется спирально, увеличивается. [c.113] Сравнительные исследования, проведенные при абсорбции двуокиси углерода водой в колоннах с тангенциальным вводом и обычным переливом, показали, что при тангенциальном вводе жидкости повфхность массообмена может быть увеличена в 1,5— 2 раза три малых скоростях течения (2—5 м/с) и в 5 раз — при больших скоростях, равных 10—13 м/с. Пов орхность масоообмска увеличивается за счет спиральной траектории движения и за счет возмущений потока, которые способствуют обновлению поверхности. Это дает возможность увеличить коэф(фи Циент массопередачи в три раза [39]. [c.113] На основании данных различных исследователей можно сделать следующие выводы высокие скорости газа могут быть достигнуты лишь при использовании дрямоточного движения фаз интенсификация процесса достигается применением вращающегося потока эффективная сепарация фаз возможна в поле центробежных сил прямоточное движение фаз повышает разделяющую способность аппарата в несколько раз по сравнению с противоточным. [c.113] Таким образом, прямоточные скоростные аппараты являются наиболее перспективными и приобретают большое значение в условиях воЗ растающих мощностей газоперерабатывающей промышленности. [c.113] Вернуться к основной статье