Тарельчатые абсорберы.

Тарельчатые абсорберы представляют собой, как правило, вертикальные цилиндрические колонны с горизонтальными перфорированными перегородками (тарелками), служащими для увеличения поверхности контакта фаз. Тарельчатые абсорберы обычно противоточные, жидкость подается сверху колонны, газ – снизу.

По способу перетока жидкости с верхних тарелок на нижние тарельчатые аппараты подразделяются на аппараты со сливными устройствами и без них (провальные). Наиболее распространены аппараты со сливными устройствами и перекрестным движением фаз (рис.2.12). В зависимости от фиктивной скорости движения газа можно выделить три основных режима: пузырьковый, пенный и струйный.

Рис.2.12 Гидравлические режимы работы ситчатых тарельчатых аппаратов при перекрестном движении фаз: а) пузырьковый; б) пенный; в) струйный.

Рассмотрим устройство наиболее широко используемых в промышленности тарелок с перекрестным движением фаз.

Ситчатые тарелки изображены на рисунках 2.12 и 2.13.Они представляют собой плиту с отверстиями 3 – 8 мм. Они просты, имеют низкие гидравлические сопротивления, высокоэффективны. Основной недостаток ситчатых тарелок – узкий диапазон устойчивой работы. Они чувствительны к загрязнениям.

Рис. 2.13. Геометрические характеристики ситчатой тарелки: D - диаметр колонны;

h_п - высота сливной перегородки; - периметр слива; F_с - сечение перелива;

F_р - рабочее сечение тарелки; - длина пути жидкости.

Колпачковые тарелки представляют собой плиту с достаточно крупными отверстиями (более 30 мм), к которым приварены патрубки. Над каждым патрубком установлен колпачок. Колпачки имеют прорези. Газ поступает на тарелку через патрубки, а затем разбивается прорезями колпачка на множество мелких струй, проходя сквозь слой жидкости. Недостатками колпачковых тарелок – значительные гидравлическое сопротивление, металлоемкость.

Рис. 2.14. Устройство колпачковой тарелки: 1 - переливная перегородка;

2 - полотно тарелки; 3 - сливная перегородка; 4 - сливная планка;

5 - колпачок; 6 - патрубок.

Клапанные тарелки совмещают достоинства колпачковых и ситчатых тарелок. Они выполняются в виде плит с достаточно крупными отверстиями (круглые, квадратные), закрытыми сверху клапанами. В зависимости от расхода газа клапаны автоматически действием собственного веса регулируют степень открытия отверстия, приподнимаясь над ним. В случае прекращения подачи газа клапаны закрывают отверстия и жидкость через отверстия не протикает.

Рис. 2.15. Устройство тарелки с прямоугольными клапанами: а) клапан закрыт; б) клапан полуоткрыт; в) клапан полностью открыт. 1 - клапан; 2 - ограничительная скоба.

Рис. 2.16. Устройство клапанных тарелок с круглыми клапанами: а) обычная клапанная тарелка; б) балластная тарелка. 1 - клапан; 2 – кронштейн- ограничитель; 3 - балласт.

Общим недостатком тарелок со сливными устройствами и перекрестным движением фаз является наличие градиента уровня жидкости - разности уровня жидкости на входе и на выходе с тарелки. Разность уровня жидкости на тарелке нарушает однородности ее работы.

Для снижения эффекта градиента уровня жидкости используется двухпоточные тарелки (рис.2.17).

Рис. 2.17. Двухпоточные тарелки с центральным (1) и боковым (2) сливом.

Они представляют собой чередование тарелок с боковым и центральным сливом жидкости. Такая конструкция позволяет в два раза уменьшить как длину пути жидкости, так и ее скорость. Таким образом существенно уменьшается градиент уровня жидкости.

Рассмотрим тарелки без сливных устройств. Они называются провальными, так как жидкость проваливается с верхней тарелки на нижнюю через отверстия для прохода газа. Эти аппараты противоточные. В рабочем режиме на тарелке образуется слой жидкости. При этом возможные те же режиме взаимодействия, что и для тарелок со сливными устройствами – пузырьковой, пенный, струйный. Применяются дырчатые, решеточные и волнистые тарелки (рис.2.18).

Рис. 2.19. Устройство провальных тарелок: а) дырчатая; б) решетчатая;

1 - тарелка; 2 - круглые отверстия; 3 - щели.