|
Рис. 325. Построение кривой равновесия при неизотермической абсорбции. |
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.
|
ГЬ г |
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.
|
|
|
|
|
Рис. 327. Керамический абсорбер (целляриус). |
|
Рис. 328. Кварцевый абсорбер: /—труба; II—абсорбер в сборе; /—трубы; 2— пережнмной порог; 3—деревянные стойки. |
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
|
Рис. 329. Пластинчатый графитовый абсорбер: [‘ — /—штуцер для входа газа и выхода абсорбента; 2—штуцер для входа охлаждающей воды; 3—штуцер для выхода непоглощенного газа и входа абсорбента; 4—штуцер для выхода Охлаждающей воды. |
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
|
|
|
М |
|
D-экв. 2g |
|
(3-81) |
|
М/сек |
|
W— |
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
|
Рис. 330. Вертикальный пленочный абсорбер с водяным охлаждением: /—штуцер для входа газа; 2—. штуцер для выхода газа; 3— штуцер для входа поглотителя; 4—штуцер для выхода раствора; 5—штуцер для входа охлаждающей воды; 6—штуцер для выхода охлаждающей воды. |
96
Re,
Где
Dg ____ ^х^-экв-Ух
V—Xg
|
4о |
|
(3—81а) |
|
W, |
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)
|
3 Ur |
Gr
3600-ул:пк (D — о) о
|
|
И решая полученное уравнение относительно числа трубок п, находим
|
(3—82) |
|
Штук |
„__ ; 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
|
1 = |
|
М |
|
— 25 |
Ігоо^8^ Id —
(3—83)
Скорость протекания газа внутри трубок определяется по уравнению
|
|
|
М/сек |
|
(3—84) |
|
ЗбООу, |
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
|
|
|
°-066 м/сек |
|
(3—85) |
Ку = 0,0445 (Rey)0^2 (Pr‘)°-628
|
|
Для трудно растворимых газов
|
I \ 0,503 |
|
К* = 471 |
|
(3—85а) |
|
,165 |
|
М/сек |
W,
(.Rex)0»324 (Рг’)°
|
|